Mạng cục bộ - LAN

O (International Standard Ognization) đã nghiên cứu rất nhiều các mô hình mạng. ISO đã nhận ra rằng, điều cần thiết để tạo ra một mô hình mạng máy tính để có thể trợ giúp các nhà thiết kế mạng hoàn thiện các mạng máy tính hơn, để giữa các mạng có thể liên kết và làm việc cùng với nhau. Bằng một nỗ lực toàn diện nhằm chuẩn hoá tất cả các cấp độ của việc truyền thông trong mạng máy tính, tổ chức ISO đã phát triển một mô hình mạng được gọi là mô hình tham chiếu OSI (Open System Interconnect: Mô hình kết nối các hệ thống mở). Mô hình này chia việc truyền thông giữa một người dùng hoặc một ứng dụng có thể thông tin với một người dùng hoặc một ứng dụng khác qua một mạng thành 7 cấp độ luận lý (7 lớp). Bằng cách làm việc với các lớp trong mô hình tham chiếu OSI, bạn có thể nghiên cứu các thiết bị nào hoạt động tại mỗi lớp khi các gói tin đi qua chúng từ nguồn đến đích. Như chúng ta đã biết, mạng LAN là một mạng có tốc độ cao, lỗi dữ liệu xảy ra thấp, được sử dụng bao trùm một khu vực địa lý nhỏ liên quan với nhau (có thể lên đến vài km). LAN kết nối với các máy trạm, các thiết bị ngoại vi, thiết bị đầu cuối trong một toà nhà, hay giới hạn trong một khu vực địa lý. Mặc dù việc gửi dữ liệu tới mọi thiết bị trên mạng có thể hoạt động như một mạng nhỏ liên kết, nhưng ta dễ dàng nhận thấy rằng, mạng càng lớn thì càng có nhiều dữ liệu được lưu thông. Điều này nói nên một vấn đề hết sức phức tạp, bởi vì tại một thời điểm thì chỉ có một gói tin được truyền ở trên dây cáp. Nếu chỉ có một sợi cáp kết nối với mỗi thiết bị trên mạng, thì dòng dữ liệu trên mạng sẽ bị chậm lại. Các thiết bị mạng được sản xuất để sử dụng cho việc kết nối mạng. Khi các mạng muốn tăng về kích thước, thì các thiết bị mạng sẽ được sử dụng để kết nối chúng lại. Các thiết bị mạng có thể điều khiển được lưu lượng thông tin và có thể làm tăng tốc độ của luồng dữ liệu trên mạng. Phần 1: Mô hình OSI và Tcp/ip Chương 1: Mô hình tham chiếu OSI Vài nét về mô hình tham chiếu OSI: Mô hình tham chiếu OSI được chia thành 7 lớp, nó cho phép bạn thấy được các chức năng của mạng trong mỗi lớp. Quan trọng hơn, bạn có thể sử dụng nó để hiểu rõ hơn thông tin đi trên mạng như thế nào. Thêm vào đó bạn còn có thể hình dung rằng thông tin hay các gói tin đi từ các chương trình ứng dụng(như các bảng tính, tài liệu ...) qua môi trường mạng(như mạng nối với nhau bằng dây dẫn) tới chương trình ứng dụng khác đặt ở máy tính khác trên cùng một mạng. 7 lớp của mô hình tham chiếu OSI: Vấn đề về việc trao đổi thông tin giữa hai máy tính được chia thành 7 vấn đề nhỏ trong mô hình tham chiếu OSI để dễ quản lý hơn. Mỗi vấn đề trong 7 vấn đề nhỏ được đặc trưng bởi một lớp riêng của nó trong mô hình. 7 lớp của mô hình tham chiếu OSI (như hình 1): Lớp Trình ứng dụng (The Application layer) Lớp Biểu diễn thông tin (The Presentation layer) Lớp Hội (The Sessionlayer) Lớp Vận chuyển (The Transport layer) Lớp Mạng (The Network layer) Lớp Liên kết dữ liệu (The Data Link layer) Lớp Vật lý (The Physical layer) Với cơ cấu như vậy, qua mô hình tham chiếu OSI bạn có thể hiểu được các gói tin đi qua một mạng máy tính như thế nào và các thiết bị nào hoạt động ở mỗi lớp khi các gói tin đi qua. Với kết quả như vậy, bạn có thể hiểu được các sự cố xảy ra trên mạng trong chuỗi gói tin được truyền đi. Mỗi lớp OSI là một tập hợp các chức năng mà nó đảm nhiệm đối với các gói tin đi qua từ một điểm nguồn đến một điểm đích trên một mạng. Hình 1: 7 lớp của mô hình OSI Những ưu điểm khi phân chia các chức năng của mạng thành 7 lớp: Mỗi lớp trong mô hình OSI minh hoạ một chức năng riêng của mạng. Khi chia mạng thành 7 lớp thì nó mang lại những thuận lợi sau: Nó chia việc truyền thông trên mạng thành những công việc nhỏ hơn, thành những phần đơn giản hơn để cho ta dễ dàng phát triển nó. Nó làm cho các chuẩn hoá của các thành phần mạng dễ dàng hơn khi cho phép nhiều nhà cung cấp thiết bị hỗ trợ và phát triển. Nó cho phép phần cứng và phần mềm trên các mô hình mạng khác nhau có thể liên lạc được với nhau. Nó ngăn chặn các biến đổi trong một lớp để tránh ảnh hưởng sang các lớp khác, do đó chúng có thể phát triển một cách nhanh chóng và an toàn hơn. Nó chia việc truyền thông trên mạng thành những công việc nhỏ hơn để khi nghiên cứu và tìm hiểu nó dễ dàng hơn. Chức năng của các lớp trong mô hình tham chiếu OSI: Các lớp ở mức cao Có 3 mức cao trong mô hình tham chiếu OSI được đề cập đến như là lớp Application. Hình 2 sẽ chỉ ra những lớp ở mức cao và cung cấp các thông tin về các chức năng của chúng. Hình 2: Các lớp ở mức cao với giao diện người dùng, định dạng dữ liệu, và truy cập các trình ứng dụng Lớp 7: Lớp Application Lớp Application là lớp gần với người dùng nhất. Nó cung cấp các dịch vụ về mạng, như truy cập file, in ấn, truy cập đến các trình ứng dụng người dùng. Nó khác với các lớp khác ở chỗ nó không cung cấp các dịch vụ cho bất kỳ lớp OSI nào khác, nó chỉ cung cấp các dịch vụ cho các trình ứng dụng bên ngoài mô hình OSI. Các lớp Application luôn luôn được thiết lập để chờ mọi người kết nối tới. Nó cũng được thiết lập để cho phép các thủ tục bị lỗi có thể hồi phục và điều khiển toàn bộ dữ liệu. Nếu bạn muốn nhớ về lớp 7 này càng ngắn gọn càng tốt, hãy nghĩ ngay đến bộ trình duyệt(Browsers) Lớp 6: Lớp Presentation Lớp Presentation đảm bảo rằng thông tin từ lớp Application của một hệ thống gửi đi thì nó sẽ được lớp Application của hệ thống khác có thể hiểu(đọc) được. Nếu cần thiết, lớp Presentation sẽ chuyển đổi giữa các định dạng dữ liệu phức tạp bằng cách sử dụng một định dạng phổ biến hơn. Lớp này cũng chịu trách nhiệm về việc nén và bảo mật dữ liệu. Nếu bạn muốn nhớ về lớp 6 này càng ngắn gọn càng tốt càng tốt, hãy nghĩ ngay đến một kiểu định dạng dữ liệu phổ biến nhất. Lớp 5: Lớp Sesssion Như tên của nó đã bao hàm, lớp Session được thiết lập, quản lý và hoàn thành các phần việc thông tin giữa các máy tính chủ (host). Lớp Session cung cấp các dịch vụ của nó cho lớp Presentation. Đồng thời nó cũng giao tiếp giữa hai lớp Presentation của hai máy tính chủ (host) và quản lý việc trao đổi dữ liệu giữa chúng. Ngoài ra lớp Session này còn có các qui tắc nhất định, nó còn được dự phòng để việc truyền dữ liệu có hiệu quả, cung cấp dịch vụ, Nếu bạn muốn nhớ về lớp 5 này càng ngắn gọn càng tốt, hãy nghĩ đến các cuộc đối thoại và các cuộc nói chuyện. Các lớp ở mức thấp hơn Bốn lớp ở mức thấp hơn trong mô hình OSI chỉ rõ dữ liệu được truyền qua một mạng vật lý bằng các thiết bị liên mạng như thế nào, muốn tới trạm cuối như thế nào, và cuối cùng là tới lớp Application. Hình 3 tóm tắt chức năng cơ bản của bốn lớp này. Hình 3: Các lớp ở mức thấp hơn chịu trách nhiệm đưa dữ liệu qua các phương tiện vật lý Lớp 4: Lớp Transport Lớp Transport thực hiện việc chia dữ liệu ra thành những phần nhỏ hơn tại hệ thống máy tính gửi dữ liệu và tại hệ thống máy tính nhận dữ liệu, dữ liệu sẽ được tập hợp lại thành một chuỗi dữ liệu. Đường biên giữa lớp Transport và lớp Session có thể coi như là đường biên giữa các giao thức ứng dụng và giao thức hàng đợi dữ liệu. Khi các lớp: Application, Presentation, và Session có liên quan đến việc đưa ra được dữ liệu, thì 4 lớp ở mức thấp hơn liên quan đến việc truyền dữ liệu đi. Lớp Transport cung cấp một dịch vụ truyền dữ liệu để bảo vệ cho các lớp ở mức cao bằng cách truyền đi các thông tin bổ xung(như thông tin về giao thức, địa chỉ máy tính gửi, nhận ...). Đặc biệt, như việc truyền một cách chính xác như thế nào giữa hai máy tính chủ thì có liên quan đến lớp Transport. Nhằm cung cấp các dịch vụ truyền thông, lớp Transport thiết lập, duy trì, và kết nối tới các mạch định hướng một cách chính xác. Nhằm cung cấp dịch vụ một cách chuẩn xác thì việc truyền, phát hiện và hồi phục lỗi, kiểm soát hàng đợi thông tin đã được sử dụng. Nếu bạn muốn nhớ về lớp 4 này càng ngắn gọn càng tốt, thì hãy nghĩ đến việc kiểm soát lưu lượng và độ tin cậy Lớp 3: Lớp Network Lớp Network là một lớp phức tạp, nó cung cấp các kết nối và lựa chọn đường dẫn giữa các hệ thống của hai máy tính chủ, nó có thể định vị về mặt vật lý đối với các mạng độc lập. Nếu bạn muốn nhớ về lớp 3 này càng ngắn gọn càng tốt, hãy nghĩ đến việc lựa chọn đường dẫn, định tuyến, và địa chỉ logic Lớp 2: Lớp Data Link Lớp Data Link hỗ trợ dữ liệu đi qua một kết nối vật lý. Làm như vậy, lớp Data Link có liên quan đến phần địa chỉ vật lý(đối lập với logic), mô hình mạng(đôi khi được gọi là địa chỉ logic), truy cập các phương tiện truyền thông mạng, và phát hiện lỗi. Nếu bạn muốn nhớ về lớp 2 này càng ngắn gọn càng tốt, hãy nghĩ đến các cấu trúc và việc kiểm soát truy cập các phương tiện. Lớp 1: Lớp Physical Lớp Physical được định nghĩa là các phần thuộc về điện, cơ khí, thủ tục, và các đặc điểm chức năng đối với việc hoạt động, duy trì, và ngừng hoạt động của các thiết bị vật lý giữa đầu cuối hệ thống. Ví dụ đặc trưng như, các mức điện áp, thời gian thay đổi điện áp, tỷ lệ dữ liệu ở dạng vật lý, khoảng cách truyền tối đa, các kết nối vật lý, và những thứ khác tương tự, các thuộc tính được định nghĩa bởi các đặc điểm của lớp Physical. Nếu bạn muốn nhớ về lớp 1 này càng ngắn gọn càng tốt, hãy nghĩ đến các tín hiệu và các phương tiện truyền thông Việc đặt tên cho dữ liệu tại mỗi lớp của mô hình OSI Đối với các gói tin để đi từ nguồn đến đích, thì mỗi lớp của mô hình OSI tại nguồn phải liên lạc với lớp ngang hàng với nó ở điểm đích. Dạng thông tin này được gọi là truyền thông ngang hàng (peer-to-peer communication). Trong quá trình này, mỗi giao thức của lớp trao đổi thông tin được gọi là giao thức các đơn vị dữ liệu PDU(Protocol Data Units) giữa các lớp ngang hàng nhau. Cụ thể là lớp Network cung cấp dịch vụ cho lớp Transport. Lớp này biểu diễn dữ liệu rồi chuyển xuống cho lớp Network, lớp này có nhiệm vụ truyền dữ liệu qua liên mạng. Nó thực hiện nhiệm vụ này bằng cách đóng gói dữ liệu rồi dán Header lên gói tin. Header chứa thông tin yêu cầu về thủ tục truyền dẫn, như thông tin về giao thức, về địa chỉ logic của máy tính nguồn và đích . . . . Lớp Data Link cung cấp dịch vụ cho lớp Network. Nó đóng gói thông tin lớp Network thành một khung(Frame), Header của Frame chứa thông tin yêu cầu hoàn tất các chức năng kết nối dữ liệu (ví dụ như các địa chỉ vật lý). Đồng thời thông tin của Header trong tầng Data Link được xác định và nó chỉ có ý nghĩa đối với các thiết bị được kết nối trực tiếp. Lớp Physical cũng cung cấp một dịch vụ tới lớp Data Link. Lớp Physical mã hoá khung liên kết dữ liệu thành một mẫu gồm các số 0 và 1 (các bit) để truyền đi trên môi trường mạng (thường là mạng dây dẫn). Sau đó các bit được truyền tới thiết bị kết nối trực tiếp. Hình 4: Lớp thấp hơn thực hiện việc thu thập thông tin rồi đưa vào trong header và trailer cùng với dữ liệu để gửi đi qua mạng Chương 2: TCP/IP Mặc dù mô hình tham chiếu OSI được công nhận một cách toàn diện nhưng lịch sử và kỹ thuật của hệ thống mở chuẩn mạng Internet là giao thức kiểm soát đường truyền TCP (Transmission Control Protocol) và giao thức mạng Internet IP(Internet Protocol). Mô hình tham chiếu OSI và giao thức hàng đợi TCP/IP tạo nên khả năng thông tin dữ liệu giữa hai máy tính ở bất kỳ đâu trên thế giới với tốc độ truyền xấp xỉ tốc độ ánh sáng. Bộ giao thức TCP/IP có một ý nghĩa rất quan trọng trong việc thông tin trên mạng. Các lớp của mô hình tham chiếu TCP/IP Bộ quốc phòng Mỹ DoD(Departmant of Defense) đã tạo ra mô hình tham chiếu TCP/IP, bởi vì DoD muốn tạo ra một mạng có thể tồn tại được ở bất cứ điều kiện nào, muốn các gói tin đó được truyền đi liên tục dưới bất kỳ điều kiện nào, từ một điểm bất kỳ đến một điểm bất kỳ khác. Mặc dù đây là vấn đề hết sức khó khăn nhưng điều mang lại là việc tạo ra mô hình tham chiếu TCP/IP làm chuẩn mực cho sự phát triển của mạng Internet. Mô hình TCP/IP có 4 lớp: Lớp ứng dụng(Application) Lớp vận chuyển (Transport) Lớp Internet Lớp truy cập mạng (Network Access) Lớp Application Các nhà thiết kế mô hình TCP/IP cảm thấy rằng các giao thức ở mức cao hơn nên bao gồm cả lớp Session và lớp Presentation để cho chi tiết hơn. Đơn giản là vì chúng tạo ra lớp Application mà lớp này quản lý các giao thức bậc cao, đưa ra được việc biểu diễn, mã hoá và kiểm soát giao tiếp. TCP/IP kết hợp với tất cả các trình ứng dụng liên quan đến việc tạo ra một lớp, và đảm bảo dữ liệu này được đóng gói một cách chính xác trong lớp tiếp theo. Lớp Transport Lớp Transport điển hình xử lý các công việc một cách tin cậy như kiểm soát luồng thông tin và thực hiện quá trình truyền lại. Một trong những giao thức của nó là giao thức kiểm soát đường truyền (TCP) nó cung cấp các hướng giải quyết rất mềm dẻo và hoàn hảo để tạo ra độ tin cậy cao trong việc điều khiển luồng thông tin trên mạng. TCP là một giao thức kết nối có định hướng. Nó hỗ trợ giao tiếp giữa nguồn và đích trong khi đang đóng gói thông tin ở lớp Application thành các đơn vị gọi là Segment. Kết nối có hướng không có nghĩa là một mạch vật lý tồn tại giữa các máy tính đang thông tin với nhau (đó có thể là chuyển mạch). Nó không có nghĩa rằng các Segment trong lớp 4 phải vào và ra giữa hai máy tính chủ để thiết lập một kết nối logic trước khi dữ liệu được truyền đi. Lớp này đôi khi cũng được gọi là lớp Host to Host. Lớp Internet Mục đích của lớp Internet là gửi các gói tin từ điểm nguồn đến bất kỳ mạng nào trong các mạng làm việc và gửi các gói tin đó đến được đích tuỳ thuộc vào đường dẫn và các mạng mà nó chuyển gói tin đến. Giao thức được chọn để quản lý lớp này được gọi là giao thức Internet (IP). Đường dẫn tốt nhất sẽ được xác định và chuyển mạch gói xuất hiện ở lớp này. Lớp truy cập mạng Tên của lớp này mang ý nghĩa rất rộng, đôi khi nó lại tỏ ra như là hai lớp vậy (giống như trong mô hình OSI). Lớp truy cập mạng có liên quan đến tất cả các lớp khác mà một gói tin yêu cầu đi qua một kết nối vật lý từ một thiết bị này tới một thiết bị khác. Nó bao gồm các chi tiết về công nghệ mạng LAN, WAN, và tất cả các chi tiết trong lớp Physical và Data link trong mô hình OSI. Mô hình OSI và TCP/IP Nếu bạn so sánh mô hình OSI và mô hình TCP/IP, bạn có thể nhận thấy rằng chúng có những điểm giống và khác nhau (xem hình 2.13) sau đây: Giống nhau: Đều có các lớp Đều có lớp ứng dụng, mặc dù chúng có các dịch vụ rất khác nhau Cả hai lớp mạng và vận chuyển đều có thể so sánh được với nhau Công nghệ chuyển mạch gói (không phải là chuyển mạch) chỉ là ảo Các chuyên gia về mạng cần biết cả hai mô hình này Khác nhau: TCP/IP nhóm chức năng hai lớp Presentation và lớp Session thành một lớp Application. TCP/IP nhóm hai lớp Data Link và Physical lại thành một lớp TCP/IP đơn giản hơn vì nó có ít lớp hơn Các giao thức TCP/IP là các giao thức chuẩn mà Internet đã phát triển, nên mô hình TCP/IP rất được tin cậy bởi ngay chính các giao thức của nó. Ngược lại, các mạng tiêu chuẩn không xây dựng dựa trên các giao thức của mô hình OSI, mặc dù nó được sử dụng như một cuốn sách chỉ dẫn. Hình 2.13: Comparison of the OSI model and the TCP/IP model Kết luận: Trong phần 1 này chúng ta đã nghiên cứu về mô hình tham chiếu OSI là một kiến trúc mô tả các chuẩn mạng giúp đạt được sự tương thích và khả năng kết nối giữa rất nhiều chủng loại các công nghệ mạng khác nhau. Đóng gói dữ liệu là quá trình mà dữ liệu nào đã được gói với một giao thức riêng, Header và có thể có Trailer trước khi nó được đưa lên mạng. Trong thông tin mạng ngang hàng , mỗi giao thức của lớp trao đổi thông tin được gọi là giao thức các đơn vị dữ liệu (PDUs) với các lớp ngang hàng. Bạn cũng đã nghiên cứu về mô hình TCP/IP và nó được so sánh với mô hình OSI như thế nào. Bây giờ chúng ta đã có những kiến thức cơ bản về mô hình OSI và có thể có một cái nhìn sâu hơn về mạng trong phần tiếp theo. Phần 2: Mạng cục bộ (LAN) Chương 1: LAN Trong phần 2 này, chúng ta sẽ tìm hiểu về các mô hình mạng, các thiết bị cơ bản của mạng LAN(local area network), các thiết bị mạng nào hoạt động tại mỗi lớp của mô hình OSI và các gói tin đi qua mỗi thiết bị như thế nào khi chúng đi qua các lớp của mô hình OSI. Các mô hình mạng: Mô hình định nghĩa cấu trúc của mạng. Định nghĩa về mô hình mạng bao gồm hai phần: mô hình vật lý - là cách bố trí thực của dây cáp (phương tiện thông tin), và mô hình logic - là định nghĩa cho các máy chủ truy cập như thế nào vào các phương tiện truyền thông. Các mô hình vật lý đang được sử dụng phổ biến hiện nay là dạng kiến trúc mạng đường trục (Bus), mạng hình sao(Star), mạng vòng(Ring), mạng hình sao mở rộng(Extended Star), và mạng hình lưới(Mesh). Hình 5: Mô hình vật lý của các kiểu cấu trúc mạng LAN Mô hình Bus – Sử dụng một đoạn cáp làm trục chính, tất cả các máy tính đều kết nối trực tiếp vào đây. Mô hình Ring – Kết nối một máy tính tới máy tiếp theo, và máy tính cuối cùng được kết nối với máy đầu tiên. Như vậy là đã tạo ra được một vòng cáp kết nối vật lý. Mô hình Star – Kết nối tất cả cáp tới một điểm tập trung trung tâm. Điểm này thường sử dụng một Hub hay một Switch. Mô hình Extended Star – Sử dụng mô hình Star. Nó liên kết các mạng Star riêng lẻ lại với nhau bằng cách kết nối qua Hubs/ Switches, mỗi mạng con được kết nối tới một máy tính chủ để kiểm soát việc thông tin trên mạng. Mô hình Mesh - Mỗi máy tính đều có các kết nối riêng tới các máy tính khác. Một phần của mạng mô hình Mesh có ảnh hưởng tới thiết kế của mạng Internet, bởi vì sẽ có rất nhiều đường đi tới bất kỳ một máy tính nào. Hình 6: Đây là một mạng LAN điển hình, nó sử dụng hầu hết các thiết bị phần cứng để kết nối các máy tính. Các thiết bị sử dụng trong mạng LAN Thiết bị để kết nối trực tiếp vào mạng thường được nói đến là các Host. Các Host này là các máy tính(cả máy chủ và máy trạm), máy in, máy quét, và rất nhiều thiết bị người dùng khác. Các thiết bị Host này có thể hoạt động mà không cần mạng, nhưng năng lực của chúng bị hạn chế rất lớn. Các thiết bị host không có trong bất kỳ lớp nào cả. Chúng có một kết nối vật lý tới môi trường truyền thông trong mạng bằng cách sử dụng một card giao diện mạng NIC (Network Interface Card) NICs NIC được coi như là thiết bị của lớp 2 bởi vì mỗi chiếc card trên thế giới đều mang một mã duy nhất được gọi là địa chỉ kiểm soát truy cập thông tin MAC (Media Acess Control). Địa chỉ này được sử dụng để kiểm soát thông tin về dữ liệu của máy tính trên mạng. Đặc điểm của NIC: NIC là thiết bị phần cứng cơ bản của thông tin mạng NIC kiểm soát việc truy cập của máy tính tới môi trường mạng. NIC chuyển đổi định dạng tín hiệu song song do máy tính tạo ra thành tín hiệu nối tiếp (chuyển đổi dạng tín hiệu nhị phân sang dạng các tín hiệu điện) để truyền đi trên mạng. Repeater Một trong những hạn chế của loại cáp mà chúng ta đang sử dụng phổ biến hiện nay (cáp CAT5 UTP) là độ dài cáp. Độ dài tối đa của cáp UTP trong một mạng là 100 mét. Nếu bạn cần mở rộng phạm vi hoạt động của mạng thì bạn cần phải thêm một thiết bị vào mạng của mình để khuyếch đại các tín hiệu lên. Thiết bị này được gọi là trạm lặp Repeater. Hình 7: Sử dụng Repeater là giải pháp tốt nhất cho các mạng có quá nhiều nút hay các mạng chạy cáp có độ dài quá qui định Giống như một phương tiện truyền tin, Repeater là một thiết bị mạng tồn tại ở lớp 1, lớp Physical của mô hình tham chiếu OSI. Để hiểu Repeater làm việc như thế nào, thì điều quan trọng đầu tiên để hiểu là khi dữ liệu rời khỏi nguồn và đi qua mạng, nó được chuyển dạng thành các tín hiệu điện để đi qua các môi trường truyền tin. Tuy nhiên, khi cáp càng dài thì tín hiệu sẽ càng bị suy giảm và hư hỏng khi chúng được truyền trên các môi trường truyền tin. Ví dụ như đặc điểm của cáp CAT5 UTP dùng cho khoảng cách tối đa truyền dữ liệu trong mạng là 100 mét. Nếu tín hiệu truyền đi quá khoảng cách này thì e rằng NIC không bảo đảm là sẽ nhận được tín hiệu. Do đó việc sử dụng trạm lặp là một giải pháp đơn giản nhất để khuyếch đại tín hiệu nếu trường hợp này xẩy ra. Hub Nói chung, thuật ngữ Hub được sử dụng thay cho Repeater khi nói đến thiết bị phục vụ như một trung tâm của mạng. Mặc dù Hub hoạt động ở lớp Physical trong mô hình Star, nhưng nó lại tạo ra môi trường giống như mô hình Bus. Bởi vì khi một máy tính truyền tin thì tất cả các máy tính khác phải chờ và điều này tạo ra một đường Bus logic. Nhiệm vụ của Hub là phục hồi và định thời cho các tín hiệu mạng. Điều này được giải quyết ở mức bit đối với một lượng lớn các máy tính (ví dụ là 4, 8 hay thậm chí là 24 máy). Đặc điểm của Hub: Chúng phục hồi và phát lại tín hiệu Chúng truyền tín hiệu qua mạng Chúng không thể lọc được các thông tin trên mạng Chúng không tìm được đường dẫn tốt nhất Chúng được sử dụng như các điểm tập trung trên mạng. Hình 8: Astar topolofy typically used in Ethernet and Token ring networks, where the center of network is a hub, repeater, or concentrator Bạn sẽ nhận biết đặc điểm của Hub là tương đương với Repeater, đó là lý do tại sao Hub cũng được nói đến như là bộ lặp đa cổng (Multy Port Repeater). Sự khác biệt là ở số lượng cáp kết nối tới thiết bị. Khi một Repeater điển hình chỉ có hai cổng, nhưng một Hub có từ 4 đến 20 cổng hoặc hơn thế nữa. Bất cứ khi nào Repeater nhận được tín hiệu trên một cổng, nó sẽ lặp các tín hiệu đó sang một cổng khác, trong khi đó Hub nhận được tín hiệu trên một cổng và truyền tín hiệu đó đến tất cả các cổng còn lại. Có hai lý do để sử dụng Hub: là một điểm kết nối trung tâm cho các phương tiện kết nối bằng dây, và nó làm tăng độ tin cậy cho mạng. Độ tin cậy của mạng được tăng bằng cách cho phép bất kỳ một dây cáp kết nối nào có thể ngắt toàn bộ ra khỏi mạng mà không làm ảnh hưởng đến hoạt động của mạng. Điều này là điều khác biệt đối với mô hình Bus khi mà có một sợi cáp bị ngắt ra khỏi mạng thì mạng sẽ bị ngừng hoạt động ngay lập tức. Hub được coi là thiết bị của lớp 1, bởi vì chúng chỉ hồi phục tín hiệu và phát nó đi tới các cổng khác (các kết nối mạng). Trong mạng có nhiều loại Hub khác nhau. Loại Hub đầu tiên là Hub chủ động và Hub bị động. Ngày nay hầu hết các Hub đều là Hub chủ động, chúng lấy năng lượng từ nguồn điện cung cấp để hồi phục tín hiệu mạng. Một số Hub được gọi là hub bị động bởi vì chúng chỉ đơn thuần là chia tín hiệu ra cho nhiều người dùng. Hub bị động không hồi phục được các bit nên chúng không được sử dụng khi mở rộng mạng, chúng chỉ cho phép 2 hoặc 3 máy tính kết nối trên cùng một đoạn cáp. Với đặc điểm như vậy thì hub bị động làm yếu tín hiệu đi. Hub chủ động được gọi là bộ lặp đa cổng bởi vì chúng có rất nhiều cổng (giống như Hub bị động) nhưng chúng phục hồi được tín hiệu đến từ một cổng trước khi nó được gửi trở lại tới các cổng khác (giống Repeater). Hub chủ động yêu cầu phải có nguồn cung cấp điện năng. Hub thông minh là một Hub chủ động đặc biệt. Nó không chỉ hồi phục được tín hiệu mà nó còn có một bộ vi xử lý trên bo mạch cho phép bạn thực hiện các chuẩn đoán và phát hiện bất cứ khi nào có lỗi xảy ra đối với từng cổng Bridge Bridge được sử dụng để lọc thông tin trên mạng bằng cách chỉ dựa vào địa chỉ MAC của các NIC. Vì vậy nó có thể cho thông tin đi qua bất kỳ giao thức mạng tương ứng nào một cách nhanh chóng. Bởi vì Bridge chỉ dựa vào các địa chỉ MAC nên chúng không liên quan đến các giao thức lớp mạng. Do đó Bridge chỉ liên quan đến việc cho hay không cho các Frame đi qua dựa trên các địa chỉ MAC mà chúng đến. Sau đây là những thuộc tính rất quan trọng của Bridge: Bridge thông minh hơn Hub - chúng có thể phân tích các Frame đến và cho chúng đi (hay bỏ qua ) dựa trên các thông tin về địa chỉ. Bridge tập hợp các gói tin giữa hai hay nhiều Segment trên mạng LAN. Bidge tạo ra nhiều vùng xung đột ảo để cho phép nhiều hơn một thiết bị truyền tin trong mạng mà không gây ra xung đột. Bridge duy trì các bảng địa chỉ. Hình 9: Bridges hoạt động ở lớp 2, lớp data link của mô hình tham chiếu OSI và nó không được yếu cầu kiểm tra thông tin của các lớp cao Switch Switch là thiết bị ở lớp 2 cũng giống như Bridge. Trong thực tế, đôi khi Switch được gọi là Bridge đa cổng, giống như Hub được gọi là Repeater đa cổng. Sự khác biệt giữa Hub và Switch thì cũng giống như sự khác biệt giữa Repeater và Bridge; Switch quyết định dựa trên các địa chỉ MAC. Do cách hoạt động của Switch như vậy nên nó làm cho mạng LAN làm việc có hiệu quả hơn bằng cách “chuyển mạch” dữ liệu tới đúng cổng có máy tính đã được kết nối. Switch nhìn thoáng qua thì trông rất giống Hub. Cả Hub và Hwitch đều có rất nhiều cổng kết nối, bởi vì một phần chức năng của chúng là kết nối tập trung (cho phép nhiều thiết bị kết nối với nhau tại một điểm trên mạng). Sự khác biệt giữa Hub và Switch là những gì xẩy ra bên trong. Router Router là thiết bị đầu tiên mà bạn làm việc với lớp 3 (Network) trong mô hình OSI. Do làm việc tại lớp 3 nên Router được phép đưa ra quyết định về việc định tuyến các gói tin dựa trên các địa chỉ mạng. Router cũng có thể được kết nối theo cách khác nhau với các công nghệ lớp 2, ví dụ như Ethernet, Token Ring, và FDDI. Tuy nhiên, bởi vì công suất định tuyến các gói tin dựa vào thông tin lớp 3, Router đã trở thành thành phần chính của mạng Internet chạy trên giao thức IP. Router có thể giải quyết các sự cố về truyền thông tin quá tải trên mạng. Nhiệm vụ của Router là kiểm tra các gói tin đến (dữ liệu lớp 3), lựa chọn đường dẫn tốt nhất cho chúng trên mạng, sau đó chuyển mạch chúng tới đúng cổng ra. Router là phương tiện thông tin quan trọng nhất - liên quan đến các thiết bị trên các mạng lớn. Cáp đôi dây xoắn có bọc Cáp đôi dây xoắn có bọc STP(shielded twisted pair) kết hợp công nghệ xoắn và khử nhiễu thông qua các cặp dây. Mỗi cặp dây được bọc bằng một lá kim loại, bốn cặp cáp đôi lại được bọc toàn bộ bằng một lá kim loại. Cáp STP làm giảm tạp âm sinh ra bên trong và bên ngoài cáp (nhiễu điện từ EMI và nhiễu tần số vô tuyến RFI). Cáp đôi dây xoắn có nhiều ưu điểm nhưng cũng có những hạn chế so với cáp thẳng UTP. STP chống lại các loại nhiễu bên ngoài tốt hơn, nhưng giá thành lại cao và khó lắp đặt hơn UTP Cáp đôi dây xoắn không bọc Cáp đôi dây xoắn không bọc UTP (unshieled twisted pair) là một môi trường truyền dẫn gồm bốn cặp dây dẫn được sử dụng trong rất nhiều mạng. Trong cáp UTP mỗi dây cáp đồng được bao bọc để cách ly với nhau. Thêm vào đó, mỗi cặp dây được xoắn vào với nhau để khử tạp âm gây ra gữa các cặp dây, để giới hạn khả năng làm giảm tín hiệu do EMI và RFI. Cáp đôi dây xoắn không bọc có rất nhiều ưu điểm. Nó dễ lắp đặt và ít tốn kém hơn các loại phương tiện truyền dẫn khác. Trong thực tế UTP có chi phí lắp đặt cho mỗi mét dây ít tốn kém hơn các loại cáp khác lắp cho mạng LAN. Tuy nhiên, điều thuận lợi đích thực của UTP là các phương thức chạy dây trong mạng là rất đơn giản bởi vì PSTN đã sử dụng công nghệ này từ rất lâu, và mô hình vật lý có sử dụng UTP được coi là tốt hơn khi gặp phải các sự cố. Bởi vì nó có đường kính ngoài nhỏ nên UTP không thể sử dụng toàn bộ đường dẫn một cách nhanh nhạy như các loại cáp khác. Hơn thế nữa cáp UTP thường được lắp đặt bằng cách sử dụng đầu kết nối RJ (register jack), đầu nối RJ là đầu nối chuẩn mà ban đầu nó được sử dụng để đấu nối đường điện thoại, và bây giờ nó được dùng để kết nối mạng Cáp đồng trục Cáp đồng trục là một vật dẫn hình trụ rỗng, nó bao bọc lấy một dây dẫn đơn. ở giữa sợi cáp là một dây đồng. Một lớp cách ly bằng chất dẻo được bao quanh nó. Trên lớp vật liệu cách điện – lớp phía ngoài của dây đồng là một lớp kim loại mỏng hoạt động giống như dây dẫn thứ hai. Nó hoạt động giống như lớp bảo vệ cho dây dẫn bên trong, nó giúp làm giảm nhiễu từ bên ngoài vào, đầu cắm sẽ được gắn vào đầu lớp bảo vệ này Đối với các mạng LAN, cáp đồng trục thường có một số thuận lợi nhất định. Nó có thể chạy (không cần Repeater khuyếch đại) một khoảng cách dài hơn giữa các nút mạng so với cáp STP và UTP. Nếu sử dụng Repeater hồi phục tín hiệu trên mạng nên chúng có thể truyền tín hiệu đi với khoảng cách lớn hơn. Cáp sợi quang Cáp sợi quang là một môi trường truyền tin trên mạng, nó rất có năng lực trong việc dẫn đường cho các tín hiệu ánh sáng đã được điều chế lan truyền. Nó có giá thành cao hơn các phương tiện truyền dẫn mạng khác. Tuy nhiên nó lại không bị ảnh hưởng của nhiễu điện từ, nhiều tần số vô tuyến và nó có khả năng truyền dữ liệu cao hơn các loại phương tiện truyền dẫn mạng khác. Sợi quang không truyền các xung điện như các loại truyền dẫn mạng khác. Thay vì đó các tín hiệu biểu diễn các bit được chuyển đổi sang các xung ánh sáng. Các phương thức truyền dẫn không dây: Laser Laser là chữ viết tắt của “light amplication by stimulated emission of radiation”. Kỹ thuật laser tập trung vùng năng lượng điện từ mà ở đó tất cả các sóng có cùng tần số và pha Tia hồng ngoại Tia hồng ngoại giống như laser thông thường nó là một công nghệ ánh sáng. Tuy nhiên trong một số trường hợp thì tín hiệu có thể bị suy hao và phải truyền lại. Thậm chí ngay cả trong những trường hợp này tia hồng ngoại không thể đi qua được các vật chắn sáng, như bức tường chẳng hạn. Sóng vô tuyến Sóng vô tuyến có thể mang tín hiệu đi và có thể đi xuyên qua các vật chắn sáng. Hiện nay có hai công nghệ: sóng vô tuyến mặt đất và sóng vô tuyến vệ tinh. Các ứng dụng phổ biến của thông tin dữ liệu không dây là sử dụng lưu động: Trên xe ôtô, máy bay Vệ tinh Máy dò từ xa Các hệ thống giao thông trong không gian và các trạm không gian Bất kỳ ai ở bất kỳ nơi đâu, ở bất cứ nơi nào, ở bất kỳ nơi nào cũng có thể yêu cầu để lấy dữ liệu trên mạng. Một ứng dụng rất phổ biến của thông tin dữ liệu không dây nữa là mạng LAN không dây (WLANs), nó được xây dựng theo tiêu chuẩn IEEE 802.11.WLAN điển hình sử dụng sóng vô tuyến (ví dụ như 902 MHz), vi sóng (2,4 GHx) và tia hồng ngoại (820 nm) để thông tin. Các công nghệ không dây là một phần cốt yếu của các mạng máy tính trong tương lai. Transceiver (máy thu phát) Transceiver là một sự kết hợp của máy phát (Transmitter) và máy thu (Receiver). Trong các trình ứng dụng mạng thì điều này có ý nghĩa là chúng chuyển đổi một dạng tín hiệu sang các dạng khác. Ví dụ, có rất nhiều các thiết bị mạng đi cùng với đơn vị giao diện bổ trợ AUI và một Transceiver để cho phép 1 10Base2, 10Base5, 10BaseT hay 10/100BaseFX được kết nối tới cổng. Một trình ứng dụng chung được sử dụng là để chuyển đổi các cổng AUI sang cổng RJ-45. Chúng là các thiết bị lớp 1. Chúng chuyển cấu hình 1 chân và/hay c._.