🔙 Quay lại trang tải sách pdf ebook Giáo trình cài đặt và điều hành mạng máy tính Ebooks Nhóm Zalo vụ GIÁO DỤC CHUYÊN NGHIỆP SÁCH DÙNG CHO CÁC TRƯỜNG ĐÀO TẠO HỆ TRUNG HỌC CHUYÊN NGHIỆP MANG DIỆN RỘNG MANG ĐIỂN THOAI MẠNG GỎI 1X25) ĐƯỜNG RIỀNG BIỆT ISDN NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC TS. NGUYỄN VŨ SƠN Giáo trình CÀI ĐẶT và ĐIỀU HÀNH MẠNG MÁY TÍNH (Sách dùng cho các trường đào tạo hệ Trung học chuyên nghiệp) (Tái bản lần thứ nhất) NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC 6T7 G D -0 5 21/249-05 Mã số : 6H161T5-DAI Lờlglớlllilệu Năm 2002, Vụ Giáo dục Chuyên nghiệp - Bộ Giáo dục và Đào tạo đã phối hợp với Nhà xuất bản Giáo dục xuất bản 21 giáo trình phục vụ cho đào tạo hệ THCN. Các giáo trình trên đã được nhiều trường sử dụng DÒ hoan nghênh. Để tiếp tục bể sung nguồn giáo trình đang còn thiếu, Vụ Giáo dục Chuyên nghiệp phôĩ hợp cùng Nhà xuất bản Giáo dục tiếp tục biên soạn một sô'giáo trinh, sách tham khảo phục vụ cho đào tạo ở các ngành : Điện -Điện tả, Tin học, Khai thác cơ khí. Những giáo trình này trước khi biên soạn, Vụ Giáo đục Chuyên nghiệp đã gửi đề cương về trên 20 trường và tổ chức hội thảo, lạy ý kiẽh đóng góp về nội dung đề cương các giáo trình nói trên. Trên cơ sở nghiên cứu ý kiến đóng góp của các trường, nhóm tác giả đã điều chỉnh nội dung các giáo trình cho phù hợp với yêu cầu thực tiễn hơn. Với kinh nghiệm giảng dạy, kiến thức tích lụỹ qua nhiều năm, các tác giả đă cố gắng để những nội dung được trình bày là những kiến thức cơ bản nhất nhưng vẫn cập nhật được với những tiến bộ của khoa học kỹ thuật, với thực tế sản xuất. Nội dung của giáo trình còn tạo sự liên thông từ Dạy nghề lên THCN. Các giáo trình được biên soạn theo kướìig mở, kiến thức rộng và cố gắng chỉ ra tính ứng dụng của nội dung được trình bày. Trên cơ sà đó tạo điều kiện đê các trường sử dụng một cách phù hợp với điều kiện cơ sở vật chất phục vụ thực hành, thực tập tó đặc điểm của các ngành, chuyên ngành đào tạo. Để việc đổi mới phương pháp dạy vả học theo chỉ đạo của Bộ Giáo dục và Đào tạo nhằm nâng cao chất lượng dạy và học, các trường cần trang bị đủ sách cho thư viện và tạo điều kiện để giáo viên và học sinh có đủ sách theo ngành đào tạo. Những giáo trìnk này củng ỉà tài liệu tham khảo tốt cho học sinh đã tốt nghiệp cần đào tạo lại, nhân viên kỹ thuật đang trực tiếp sản xuất. Các giáo trinh đã xuất bản không thể tránh khỏi những sai sót. Rất mong các thầy, cô giáo, bạn đọc góp ý để lần xuất bản sau được tối hơn. Mọi góp ý xin gửi v ề: Công ty cổ phần sách Đại học -Dạy nghề, 25 Hàn Thuyên -H à Nội. VỤ G IÁO DỤC CH U YÊN N G H IỆP - N XB G IÁO DỤC 3 Lờ! nó! đẩu Sự kết hợp của máy tính với các hệ thống truyền thông đã tạo ra sự chuyển biến có tính cách mạng trong vấn đề tổ chức, khai thác và sử dụng các hệ thống máy tính. Mô hình tập trung dựa trên các hệ thống máy tính lớn với phương thức khai thác theo "lô" đã được thay thế bằng một mô hình tổ chức sử dụng mới, trong đó các máy tính đơn lẻ được kết nổi lại đê cùng thực hiện công việc. Như vậy một môi trường làm việc với nhiều người sử dụng độc lập đã hình thành, cho phép năng cao hiệu quả khai thác tài nguyên chung từ những vị trí địa lý khác nhau. Tất cả mọi người đều muốn thì có thê tìm kiếm thông tin bất ỉuận ở đâu, hoặc chia sẻ thông tin, hoặc quản lý thông tin một cách nhanh chóng, dễ dàng, an toàn. Mạng máy tính ngày nay đã trở thành một lĩnh vực nghiên cứu triển khai và ứng dụng cốt lẽi của công nghệ thông tin bao gồm rất nhiều vấn đề từ kiến trúc đến thiết kế, cài đặt các mô hình ứng dụng. Trong cuốn sách đã trình bày các khái niệm cơ bản về mạng máy tính theo quan điểm kiến trúc phăn tầng đã được tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế (ISO) sử dụng. Đồng thời củng đề cập đến thiết kế, tổ chức mạng và một sô'ứng dụng đơn giản. Vì đề cập đến lĩnh vực kỹ thuật hiện đại và đang phát triển, nên cuôh sách khó tránh khỏi sai sột nhất định. Tác giả xin chân thành cảm ơn những ý kiến đóng góp của đồng nghiệp, bạn đọc gần xa. Cuốn sách chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của bạn đọc để lần tái bản sau được hoàn chỉnh hơn. Mọi đóng góp xin gửi về theo địa chỉ : Nhà xuất bản Giáo dục 81 Trần Hưng Đạo, Hà Nội. TÁC GIẢ 4 Ị^ h ư ơ n g ĩ___________________________________________________________ KHÁI NIỆM c ơ BẢN VỀ MẠNG MÁY TÍNH (Netvvork) I - KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MẠNG MÁY TÍNH 1Ế Mang máy tính và sư cần thiết phải nối mang máy tính Mạng nói chung là tập hỢp các phần tử có mối quan hệ với nhau trong một phạm vi nào đó. Mạng máy tính thực chất là sự ghép nối hai hay nhiều máy tính lại với nhau sao cho chúng có thể trao đổi dữ liệu với nhau một cách dễ dàng. Mạng máy tính phát sinh từ nhu cầu muốn chia sẻ và dùng chung dữ liệu. Máy tính cá nhân là công cụ tuyệt vời giúp tạo dữ liệu, hình ảnh và nhiều thông tin khác nhưng lại không cho phép chia sẻ nhanh chóng dữ liệu đã tạo được. Để chia sẻ, đữ liệu phải được in ra giấy hoặc sao chép vào các bộ nhớ ngoài, sau đó sao chép lại vào máy khác thì người khác mới có thể hiệu chỉnh hay sử dụng. Việc này khônẹ nhũng tốn kém công sức, thời gian mà khi bản gốc có bất kỳ sự chỉnh sửa nào thì việc hợp nhất các thay đổi đó là không thể mà buộc phải thực hiện lại các thao tác sao chép trên. Mặt khác, hiện nay, nhu cầu trao đổi, truyền tải thông tin nhằm cập nhật, khai thác hiệu quả các thành tựu khoa học kỹ thuật giữa các đdn vị, quốc gia trở thành một nhu cầu cấp thiết. Đây là cđ sỏ hình thành phương pháp kết nôi các máy tính vối nhau thành một hệ, gọi là mạng máy tính. Các máy tính khi được kết nối thành mạng máy tính sẽ làm cho các tài nguyên có giá trị cao (thiết bị, chương trình, dữ liệu...) trở nên khả dụng đốỉ với bất kỳ người sủ dụng nào trên mạng mà không cần quan tâm đến vị trí địa lý củà tài nguyên và ngưòi sử dụng ; đồng thòi làm tăng độ tin cậy của hệ thống nhờ khả năng thay thế khi xảy ra sự cố đối vối rq.ột máy tính nào đố. 5 Từ những lý do trên, có thể thấy, sự ra đời của mạng máy tính là một nhu cầu khách quan và tất yếu, 2. Lợi ích của mạng máy tính Sự ra đòi của mạng máy tính đã đem lại vô số nhũng lợi ích to lớn. Chính vì thế, hiện nay, liên kết mạng đã trỏ thành một nhu cầu thiết yếu và không thể thay thế của mọi cá nhân, tổ chức. Có thể kể ra đây một số lợi ích cơ bản của mạng máy tính như : - Tăng hiệu quả công việc : Mạng giúp cho nhiều công việc trở nên nhẹ nhàng, nhanh chóng, rẻ tiền nhò việc có thể chia sẻ dễ dàng những tài nguyên dùng chung. - Chia sẻ không gian đĩa cứng : cho phép dùng chung các ứng dụng, máy in và file (có thể truy nhập vào một máy tính khác, tìm fĩle đang cần và copy về máy tính). - Có thể quản lý tập trung tài nguyên, dữ liệu một cách hiệu quả và tin cậy. - Kết nối Internet là nguồn thông tin vô tận và hữu hiệu trong mọi lĩnh vực. - Xây dựng mô hình làm việc thống nhất cho tất cả người sử dụng mạng. - Cho phép đưa tất cả các vấn đề cần giải quyết lên mạng dưới dạng thảo luận theo nhiều quan điểm cá nhân, thoải mái hơn là phải đối thoại trong một không khí cục bộ, gò bó. - Loại bỏ các thông tin thừa, trùng lặp. Tuy nhiên, mạng máy tính cũng có nhược điểm lớn. Đó là sự an toàn thông tin trên mạng không cao do sự phân tán địa hình, tính linh hoạt và phức tạp của ngưòi khai thác mạng. Nếu như vôi chỉ một chiếc máy tính được nôi mạng Internet, người sử dụng có thể ngồi tại nhà để nắm bắt các thông tin "nóng" nhất về tình hình chính trị - kinh t ế - x ã hội... thì ngược lại họ cũng có thể tiếp xúc vối những thông tin không lành mạnh nếu công tác an toàn thông tin trên mạng không được thực hiện một cách chu đáo. 6 3. Sư liên kết trong mang máy tính Sự liên kết trong mạng có thể được chia thành sự liên kết vật lý và sự liên kết logic. - Liên kết vật lí là việc nối kết tất các thiết bị phần cứng, máy tính, cáp mạng, card mạng... và các thiết bị-khác để truyền dữ liệu trong mạng. - Liên kết logìc là cách tổ chức trong thiết bị phần cứng trên để chúng có thể làm việc với nhau. n - PHÂN LOẠI MẠNG MÁY TÍNH 1. Phân loại theo khoảng cách địa lí 1.1. Mạng cuc bô Lan (Local Area Netivork) Mạng LAN là mạng đơn giản nhất trong thế giới mạng, gồm nhiều máy tính kết nối vói nhau trong một phạm vi tương đối nhỏ như : trong một tòa nhà, trường học, cơ quan., với khoảng cách lớn nhất giữa các máy tính khoảng vài chục km. Mạng LAN có các đặc điểm : - Toàn bộ mạng đều được đặt tại vị trí duy nhất ; - Có thể là mạng ngang hàng hoặc mạng Khách/Chủ (Client/Server) ; - Tốc độ truyền dữ liệu : 100 Mb/s ; - Toàn bộ dữ liệu được lưu giũ trên mạng. 1.2. Mang đô thị M A N (Metropolitan Area Netvvork) MAN là mạng được cài đặt trong phạm vi một đô thị hoặc trung tâm kinh tế - xã hội có bán kính khoảng 100 km trở lại. MAN được coi là giải pháp mạng hữu hiệu trong trường hợp LAN có hàng ngàn người sủ dụng và không giới hạn trong phạm vi một địa điểm mà bao gồm nhiều trụ sỏ khác nhau với sự phân bô' không cách xa nhau nhiều. Khi đó, MAN được sử dụng với một đưòng truyền thuê bao tốc độ cao qua mạng điện thoại hoặc các phương tiện khách bởi nó cho phép truy cập các tài nguyên mạng (theo cách thông thường như ở mạng 7 LAN) từ nhiều vị trí địa lý khác nhau. Nói cách khác, nhln trên tổng thể, MAN cũng là mạng cục bộ. 1.3. Mạng điên rông WAN (Wìde Area Network) WAN là mạng diện rộng với phạm vi có thể vượt qua biên giới một quốc gia, thậm chí bao gồm cả lục địa. Khi sự phân bô" địa lý giữa các trụ sở cách xa nhau, việc truyền dữ liệu trên mạng LAN hoặc MAN sẽ khó đảm bảo được tọc độ nhanh và chính xác. Lúc này giải pháp mạng WAN được sử dụng. WAN có nhiệm vụ kết nôi tất cả các mạng LAN, MAN ỏ xa nhau thành một mạng duy nhất có đường truyền tốc độ cao. Tuy nhiên, tốc độ truy cập tài nguyên mạng trên WAN thường bị hạn chế bởi dung lượng truyền của đường điện thoại thuê bao (phần lớn tốc độ truyền dữ liệu của các tuyến điện thoại số chỉ ở mức 56 Kb/s, ngay cả cậc tuyến chính như T -l, tốc độ cũng chỉ đạt 1,5 Mb/s) và chi phí thuê bao đắt. 1.4. Mang toàn cẩn GAN (Gĩobaỉ Arèa Netvvork) Mạng GAN là mạng lớn nhất với phạm vi của mạng trải rộng khắp các lục địa của Trái Đất. 2. Phân loai theo kỹ thuât chuyến mach 2.1. Mang chuỵển mạch kênh (Cừcuit~switched Netvvork) Trong mạng này, khi có 2 thực thể cần trao đổi thông tin với nhau thì giữa chúng sẽ được thiết lập một kênh (circuit) cố định và được duy trì cho đến khi một trong hai bên ngắt liên lạc. Các dữ liệu chỉ được truyền đi trên con đưòng cố định đó. Hình 1.1. Mạng chuyển mạch kênh 8 Phương pháp chuyển mạch kênh có hai nhược điểm chính : - Tiêu tôn thời gian để thiết lập kênh cô" định. - Hiệu suất sử dụng đường truyền không cao khi tại một thời điểm nào đó, kênh bị bỏ không do hai bên đã hết thông tin cần truyền, trong khi các thực thể khác không được phép sử dụng kênh truyền này. 2.2. Mang chuyên mach thông báo (Message-switched Network) Thông báo là một đơn vị thông tin của ngứời sử dụng, có khuôn dạng được quy định trưâc. Mỗi thông báo đều chứa đựng vùng thông tin điểu khiển, trong đó, chỉ định đích của thông báo. Thông báo sẽ được các nút trung gian chuyển tiếp đi sau khi lưu trữ tạm thòi để "đọc" thông tin điều khiển về đưòng dẫn tiếp và đích đến của thông báo. Tùy thuộc vào điều kiện của mạng, các thông báo khác nhau sẽ được gửi đi trên các con đường khốc nhau. Hình 1.2. Mạng chuyền mạch thông báo Phương pháp chuyển mạch thông báo có một số ưu điểm hơn so với phương pháp chuyển mạch kênh : - Hiệu suất sử dụng đưòng truyền cao do được phấn chia giữa nhiều thực thể ; - Mỗi nút mạng có thể lưu trữ thông báo đến khi đưòng truyền rỗi mới gửi thông báo đi, do đó, giảm được tình trạng tắc nghẽn mạng ; - Có thể điều khiển việc truyển tin bằng cách sắp xếp thứ tự ưu tiên cho các thông báo... Nhược điểm của phương pháp này là nếu kích thước của thồng báo lớn sẽ ảnh hưởng đến thòi gian và chất lượng truyền tin do độ trễ lưu trữ và xử lý thông tin tại mồi nút. 2.3. Mang chuyên mạch gói (Packet-swỉtcheđ Network) Trong mạng này, dữ liệu được chia thành nhiều phần nhỏ hơn gọi là các gói tin (packet) có khuôn dạng-định trước. Mỗi gói tin cũng chứa nhiều các thông tin điều khiển cho biết địa chỉ nguồn và địa chỉ đích của cáọ gói tin. Các gói tin có thể được gửi qua mạng, tới đích bằng nhiều con đường khác nhau. Phương pháp chuyển mạch gói tương tự phương pháp chuyển mạch thông báo nhưng ưu việt hơn : ở phương pháp chuyển mạch thông báo, các thông báo khôrtg bị giới hạn về kích thước còn trong phương pháp chuyển mạch gói, các gói tin được giới hạn kích thước tối đa sao cho các nút mạng có thể xử lý toàn bộ gói tin trong bộ nhớ mà không phải lưu trữ tạm thời trên đĩa. Vì vậy, thông tin được chuyển qua mạng nhanh hơn, làm tăng hiệu suất truyền tin của mạng. Vấn để khó khăn nhất của mạng này là việc tập hợp các gói tin để tạo lại thông tin ban đầu của người sử dụng, đặc biệt khi các gói tin được truyền theo nhiềũ đưòng khác nhau. Có thể giải quyết vấn đề bằng cách cài đặt cơ chế đánh dấu gói tin và phục hồi các gói tin bị lỗi hoặc thất lạc trong quá trình truyền tin. m - TOPO MẠNG MÁY TÍNH (Topology) Cấu hình mạng (Topo mạng) đưdc hiểu là cách thức đấu nối các máy tính lại vối nhau, bao gồm việc bố trí các phần tử mạng theo một cấu trúc hình học nào đó và cách kết nối chúng. 10 Có 2 kiểu mạng chủ yếu là điểm - điểm (point to point) và điểm - đa - điểm (point to multipoint) hay còn gọi là quảng bá (broadcast). Tuy nhiên, đối với mạng cục bộ, thông thưồng có 3 cấu hình chính : bus (đường trục), star (hình sao), ring (vòng). Cấu hình mạng ảnh hưởng đến các khả năng của mạng. Chọn một cấu hình có thể tác động đến : - Loại thiết bị mạng cần ; - Các khả năng của thiết bị ; - Sự phát triển của mạng ; - Cách thức quản lý mạng. Nói cách khác, các loại cáp khác nhau, cùng với card mạng, hệ điều hành mạng và những thành phần khốc nhau sẽ cần các kiểu xếp đặt khác nhau. Cấu hình mạng cũng có thể quyết định cách thức giao tiếp giữa các máy tính vỏi nhau trên mạng. Cấu hình khác nhau sẽ đòi hỏi phương pháp giao tiếp khác nhau, và những phượng pháp này ảnh hưởng rất lớn đến mạng. 1. Mạng Bus (Mạng trục) Bus là cấu hình thông dụng và đơn giản nhất. Đây là cấu hình theo đưòng thẳng, với các máy tính được nốì với một trục cáp chính. Mỗi máy trạm được nốì vào bus qua một đầu nối chữ T (T-connection) hoặc một bộ thu phát (transceiver). Khi một trạm truyền dữ liệu, tín hiệu được quảng bá trên 2 chiều của bus. Để ngăn không cho tín hiệu dội tới lui trong sợi cáp, ngưòi ta gắn một terminator (điện trở cuối) ở mỗi đầu cáp. Máy tính trên mạng Bus giao tiếp bằng cách gửi dữ liệu đến một máy tính xác định và đưa dữ liệu đó lên cáp dưói dạng tín hiệu điện tử. Gửi tín hiệu : Dữ liệu mạng ở hình thái tín hiệu điện tử gửi tới mọi máy tính trong mạng, tuy nhiên thông tin chỉ được máy tính có địa chỉ khớp với địa chỉ mã hóa trong tín hiệu gổc chấp nhận. Mỗi lần chỉ có một máy tính có thể gửi thông điệp. Do đó, hiệu suất thi hành của mạng bị ảnh hưởng bởi sô" lượng máy tính nối vào đường cáp chính (bus). Sô” lượng*máy tính trên bus càng nhiều, thì số máy tính chò đưa dữ liệu lên bus càng tăng và mạng thi hành càng chậm. 11 Bus là cấu hình mạng thụ động. Máy tính trên bus chỉ lắng nghe những dữ liệu đang truyền đi trên mạng. Chúng không chịu trách nhiệm chuyển dữ liệu từ máy tính này sang máy tính kế tiếp. Nếu một máy tính bị trục trặc, nó sẽ không ảnh hưởng đến phần còn lại của mạng. Dội tín hiệu : do dữ liệu được gửi lên toàn mạng nên dữ liệu sẽ đi từ đầu này đến đầu kia của cáp. Nếu tín hiệu không bị chặn lại sau khi đến được đúng địa chỉ đích, nó sẽ dội tới lui trong dây cáp vấ ngăn không cho máy tính khác gửi tín hiệu. Để việc này không xảy ra, một terminator được cài đặt ở mỗi đầu cáp hở để hấp thụ các tín hiệu tự do, làm thông cáp và cho phép máy tính khác có thể gửi tín hiệu. Trưòng hợp cáp bị đứt hoặc một đầu cáp bị ngắt nôi kết thì một hay nhiều đầu cáp sẽ không được nối với terminator, tín hiệu sẽ dội và toàn bộ mạng sẽ rigừng hoạt động. Khi đó, nhũng máy tính trên mạng vẫn có khả năng hoạt động như máy tính độc lập, nhưng chúng sẽ không thể giao tiếp vối nhau. Hình 1.4. Cấu hình mạng Bus 2. Mạng star (Mạng sao) Trong cấu hình mạng Star, mỗi máy tính được nối trực tiếp vào một thành phẫn trung tâm gọi là Hub. Tín hiệu được truyền từ máy tính gửi, qua Hub để đến tất cả các máy tính trên mạng. Mạng Star cung cấp tài nguyên và chế độ quản lý tập trung nhưng nếu thành phẫn trung tâm hỏng hóc, toàn bộ mạng sẽ ngừng hoạt động. Hub được dùng để tập trung hóa lượng lưu thông trên mạng cục bộ thông qua một điểm nối kết đơn lẻ. Nếu trên mạng dùng Hub có một chỗ 12 cáp bị đứt, thì chỗ đứt chỉ ảnh hưởng đến đoạn cáp đó mà không ảnh hưởng đến phần còn lại của mạng. Nghĩa là, một máy tính hoặc đoạn cáp nối máy tính vổi Hub trong mạng Star bị hỏng thì chỉ có máy tính đó mất khả năng gửi, nhận dữ liệu mạng, các máy tính còn lại trên mạng vẫn hoạt động bình thưồng. ^ H ình 1.5. Cấu kình mang Star Do mỗi máy tính được nối vào một điểm trung tâm nên cấu hình này cần rất nhiều cáp nếu cài đặt mạng ỏ quy mồ lớn. Song cũng có thể dễ đàng mỗ rộng mạng bằng Hub bỏi chúng cho phép sỏ dụng các kiểu nối cáp khác nhau. 3. Mạng Ring (Mạng vỏng) H ình l ể€.- Cấu hình mạng Ring 13 Mạng Token Ring nối các máy tính trên một vòng tròn cáp, khổng cỗ đầu nào bị hồ. Tín hiệu truyền đi theo một chiều, qua từng máy tính theo' chiểu kim đọng hồ. Khác vởi cấu hình Bus thụ động, mỗi máy tính trong mạng Token Ring đóng vai trò như một bộ chuyển tiếp, khuếch đai tín hiệu và gửi nó tới máy tính tiếp theo. Do tín hiệu đi qua từng máy nên sự hỏng hóc của một máy có thể ảnh hưởng đến toàn mạng. IV - CÁC PHƯƠNG PHÁP TRUY NHẬP ĐƯỜNG TRUYỂN v ậ t lý Trong phần topo mạng đã nghiên cứu ở trên, có thể thấy các topo dạng Bus và Ring cần có một cd chế "trọng tài" để giải quyết xung đột khi cố nhiều trạm muốn truyền tin cùng một lúc. Vì vậy, phải xây dựng quy tắc chung cho tất cả cốc trạm nối vào mạng để đảm bảo đưàng truyền được truy nhập và sử dụng một cách tốt đẹp, hạn chế thời gian "chết" của đường truyền. Có thể truy nhập đường truyền vật lý theo : phương pháp truy nhập ngẫu nhiên (Random access) hoặc phương pháp truy nhập có điều khiển (Controlled access). Phương pháp truy nhập có điểu khiển chủ yếu dùng kỹ thuật chuyển thẻ bài để cấp phát quyển truy nhập. Thẻ bài là một đdn vị dữ liệu đặc biệt, có kích thưốc và nội dung (các thông tin điều khiển) được quy định riêng. 1. CSMA/CD — phương pháp đa truy nhâp sử dung sóng mang phát hiên xung đôt Phương pháp truy nhập ngẫu nhiên này được sử dụng cho topo dạng Bus, là sự cải tiến của phương pháp CSMA hay còn gọi là LBT (Listen Before Talk - Nghe trước khi Nói). Tư tưỏng của nó là : một trạm cần truyển dữ liệu trước hết phải nghe xem đưòng đang rỗi hay bận. Nếu rỗi thì truyền dữ liệu đi (theo khuôn dạng chuẩn). Ngược lại, nếu đường truyền đang bận (trạm khác đang truyền dữ liệu) thì trạm phải thực hiện theo 1 trong 3 giải th u ậ t: (1) Trạm tạm rút lui, chò trong một khoảng thời gian ngẫu nhiên nào đó rồi bắt đầu nghe đường truyền (non-persistent). (2) Trạm tiếp tục nghe đến khi đường truyền rỗi thì truyền dữ liệu đi vói xác suất bằng 1 (1-persistent) (3) Trạm tiếp tục nghe đến khi đường truyền rỗi thi truyền dữ liệu đi với xác suất p xác định trước (p-persistent). 14 Nhược điểm của các giải thuật này là các trạm chỉ nghe trước khi nói mà không nghe trong khi nói nên thực tế có xung đột nhưng các trạm không biết và tiếp tục truyền dữ liệu đi, gây ra việc chiếm dụng đưòng truyền một cách vô ích. Để có thể phát hiện xung đột, CSMA/CD hay LWT (Listen While Talk - Nghe trong khi Nói) bổ sung thêm quy tắc : Khi một trạm đang truyền, nó vẫn tiếp tục nghe đường truyền. Nếu phát hiện thấy xung đột thì ngừng ngay việc truyền nhưng vẫn tiếp tục gửi tín hiệu sóng mang thêm một thời gian nữa để đảm bảo tất cả các trạm trên mạng đều có thể nghe được sự kiện xung đột đó. Sau đó, trạm chò đợi trong một thời gian ngẫu nhiên nào đó rồi thử truyển lại theo các quy tắc của CSMA. 2.TokenBus Nguyên lý của phương pháp này là : để cấp phát quyền truy nhập đường truyền cho các trạm đang có nhu cầu truyển dữ liệu. Một thẻ bài được lưu chuyển trên một vòng logic, thiết lập bởi các trạm đó. Khi một trạm nhận được thẻ bài thì nó có quyền sử dụng đưồng truyền trong một thời gian xác định. Trong khoảng thòi gian đó, nó có thể truyền một hoặc nhiều đơĩl vị dữ liệu. Khi đã hết dữ liệu hoặc hết thời gian cho phép, trạm phải chuyển thẻ bài đến trạm tiếp theo trong vòng logic. Như vậy, công việc phải làm đầu tiên là thiết lập vòng logic (vòng ảo) bao gồm các trạm đang có nhu cầu truyển dữ liệu được xác định vị trí theo một chuồi thứ tự mà trạm cuối cùng của chuỗi sẽ tiếp liền sau trạm đầu tiên. Mỗi trạm được biết địa chỉ của các trạm kề trước và sau nó. Thứ tự của các trạm trên vòng logic có thể độc lập với thứ tự vật lý. Các trạm không hoặc chưa có nhu cầu truyền dữ liệu không được đưa vào vòng logic và chúng chỉ có thể nhận dữ liệu. Việc thiết lập vòng logic trong chương trình là không khó nhưng duy trì nó theo trạng thái thực tế của mạng mới khó. Cụ thể phải thực hiện được các chức năng sau : - BỔ sung một trạm vào vòng logic : các trạm nằm ngoài vòng logic cần được xem xét định kỳ để bổ sung vào vòng logic nếu có nhu cầu truyền dữ liệu. 15 - Loại bỏ một trạm khỏi vòng logic : khi một trạm không còn nhu cầu truyền dữ liệu, cần loại bỏ nó ra khỏi vòng logic để tốì ưu hóa việc điều khiển truy nhập bằng thẻ bài. -.Quản lý lỗ i: một sô"lỗi có thể xảy ra như trùng địa chỉ (2 trạm đều nghĩ đến lượt mình) hoặc đứt vòng (không trạm nào nghĩ đến lượt mình). - Khôi tạo vòng logic : khi cài đặt mạng hoặc sau khi đứt vòng cần phải khởi tạo vòng logic. 3. Token Rỉng Phương pháp này cũng dựa trên nguyên lý dùng thẻ bài để cấp phát quyền truy nhập đưòng truyền nhưng thẻ bài được lưu chuyển theo vòng vật lý mà không cần thiết lập vòng logic như với phương pháp Token Bus. Thẻ bài là một đơn vị dữ liệu đặc biệt'trong đó có một bit biểu diễn trạng thái sử dụng (bận/rỗi) của nó. Một trạm muốn truyền dữ liệu phải đợi đến khi nhận được một thẻ bài rỗi. Khi đó trạm sẽ đổi bit trạng thái của thẻ bài thành bận và truyền một đơn vị dữ liệu cùng với thẻ bài đi theo chiều của vòng. Lúc này, không còn thẻ bài rỗi trên vòng nữa, do đó các trạm có dữ liệu cần truyền phải đợi. Dữ liệu đến trạm đích sẽ được sao lại, sau đó cùng với thẻ bài đi tiếp cho đến khi quay về trạm nguồn. Trạm nguồn xóa bỏ dữ liệu, đổi bít trạng thái của thẻ bài thành rỗi và cho lưu chuyển tiếp trên vòng để các trạm khác có thể nhận được quyền truyền dữ liệu. Sự quay về trạm nguồn dữ liệu của thẻ bài nhằm tạo ra cơ chế báo nhận (acknowledgement) : trạm đích có thể gửi các thông tin về kết quả tiếp nhận dữ liệu của mình. Trong phương pháp này cần giải quyết 2 vấn đề có thể dẫn đến phá v3 hệ thống : - Việc mất thẻ bài làm cho trên vòng không còn thẻ bài lưu chuyển nữa. - Thẻ bài bận lưu chuyển không ngừng trên vòng. 16 V - CÁC THÀNH PHẦN c ơ BAN c ủ a m ạ n g m áy t ín h 1. Phương tiện truyến dẫn mạng 1.1. Truyền dẩn hđu tuyến h ỉ. ỉ, Cóp đồng trục (Coaxial cable) Cáp đồng trục là phương tiện truyền tải các tín hiệu có phể rộng và tốc độ truyền cao. Cáp đồng trục có độ suy hao ít hdn so với các loại cáp đồng khác, ít bị ảnh hưởng của nhiễu và có tính năng chống nhiễu cao nên nó cung cấp một đưồng truyền dài và tốt hơn các loại cáp khác. Cáp đồng trục gồm một dây dẫn trung tâm, bên ngoài có một lớp cách điện, một lóp bảo vệ bằng lưới kim loại và một lốp vỏ bọc ngoài. Có hai loại cáp đồng trục : cáp gầy và cáp béo - Cáp gầy có bán kính sợi cáp nhỏ hơn 0,5 cm và có thể truyền dữ liệu đi trong khoảng 185 m mà ít bị suy hao. - Cáp béo có bán kính nhỏ hơn 1,3 cm, có thể truyền dữ liệu đi trong khoảng 500 m mà ít bị suy hao. Các mạng cáp đồng trục trên có thể có kích thước trong phạm vi vài km. Một sô' loại cáp đồng trục được sử dụng trong mạng cục bộ : - RG-8 và RG-11.50 dùng cho mạng Thick Ethernet - RG-58.50 dùng cho mạng Thin Ethernet - RG-59.70 dùng cho truyền hình cáp - RG- 62.93 dùng cho mạng ARC net ỉ. Ĩ.2.CÓP xoán đôi (Twisted- pair cable) Gồm hai sợi dầy đồng cách ly quấn vào nhàu. Một số dây xoắn đôi được nhóm chung và được bọc chung bởi vỏ cáp tạo thành sợi cáp. Có hai loại cáp xoắn đôi : cáp có bọc kim (STP~ Shied Twisted Pair)và không bọc kim (UTP- Ushied Twisted Pair) - Cáp có bọc kim có tác dụng chống nhiễu điện, tốc độ thực tế của cáp STP là 155 Mbps với cự ly là vài trăm mét, tốc độ truyền dữ liệu là 16 Mbps. 2-GTCĐ-A 17 - Cáp không bọc kim UTP tương tự như STP nhưng khả năng chống nhiễu kém hơn. ỉ .1.3. Cáp sợí quang (Fiber optical cable) Tín hiệu số sau khi được điểu chế thành các tín hiệu xung ánh sáng được truyền tải trên cáp quang Cáp sợi quangrất lý tưởng cho việc truyền dữ liệu vì băng thông cao, không bị ảnh hưởng của nhiễu điện và có tốc độ truyền dẫn cao tới hàng trăm Mbps, cự ly truyền dẫn đến vài km. Cáp quang gồm một sdi thủy tinh rất mảnh gọi là lõi (core) được bao bọc bỏi một lớp thủy tinh đồng tâm gọi là lớp vỏ bọc (cladding). Trong một sợi cáp có hai sợi nằm trong vỏ bọc riêng b iệ t: một cho hưóng phát,' một cho hưỏng thu. Cáp quang có thể hoạt động ở 1 trong 2 chế độ : đơn mode (chi có một đường dẫn quang) và đa mode (nhiều đưồng dẫn quang). Có 4 loại cáp quang hay được sử dụng : - Cáp có đường lánh lõi sợi 8,3 mm, đường lánh, áo 125 mm/single-mode. - Cáp có đưòng kính lõi sợi 50 mm, đường kính áo 125 mm/single-móde. - Cáp có đưồng kính lõi sợi 6,25 mm, đưòng kính áo 125 mm/single-mode. - Cáp có đường kính lõi sợi 100 mm, đường kính áo 140 mm/single-mode. 1.2. Truỵển dấn vô tuyến Ì.2 .1. Radio Radio chiếm dải tần từ 10 kHz đến 1GHz, trong đó có các băng tần quen thuộc như : - Sóng ngắn - VHF (Very High Frequency) : Truyền hình và FM Rađio - UHF (Ultra High Frequency) : Trúyền hình Có 3 phương thức truyền theo tần sô" Radio : - Công suất thấp, tần số đơn : tốc độ 1-10 Mbps, độ suy hao lớn do công suất thấp, chông nhiễu EMI (Electro Magnetic Interference) kém. 18 2-GTCĐ-B - Công suất cao, tần sô" đơn : tốc độ 1-10 Mbps, độ suy hao ít hơn nhưng khả năng chống nhiễu vẫn kém. - Trải phổ : tất cả các hệ thống 900 MHz đều có phạm vi tốc độ từ 2-6 Mbps. Các hệ thống mói làm việc với các tần số GHz có thể đạt tốc độ cao hơn. Do hoạt động ở công suất thấp .nên độ suy hao lớn. 1.2.2. Viba (Microwave) Có 2 dạng truyền thông bằng viba : mặt đất và vệ tinh. Các hệ thống viba mặt đất thường hoạt động ở băng tần 4-6 GHz và 21-23 GHz, tốc độ truyền dữ liệu 1-10 Mbps. 1.2.3. C ác hệ thống hồng ngoợi Có 2 phương pháp kết nối mạng bằng hồng ngoại : điểm-điểm và quảng bố. Các mạng điểm-điểm hoạt động bằng cách chuyển tiếp các tín hiệu hồng ngoại từ một thiết bị tới thiết bị kế tiếp. Dải tần của phương pháp này khoảng từ 100 GHz đến 1000 THz, tốc độ khoảng 100 kbps đến 16 Mbps. Các mạng quảng bá hồng ngoại cũng có dải tần từ 100 GHz đến 1000 THz, nhưng tốc độ truyền dữ liệu thực tế chỉ đạt dưới 1 Mbps. 2. Card mang Card mạng đóng vai trò như giao diện hoặc kết nốì vật lý giữa máy tính và cáp mạng. Nhưng card này được lắp vào khe mỏ rộng bên trong mỗi máy tính-và máy phục vụ trên mạng. Sau khi lắp card xong, cáp mạng được nốì với cổng card để tạo nốì kết vật lý thật sự giũa máy tính đó vói những máy còn lại của mạngế Chức năng của Card mạng là : - Chuẩn bị dữ liệu cho cáp mạng - Gửi dữ liệu đến máy tính - Kiểm soát luồng dữ liệu giữa máy tính và hệ thống cáp. 19 Mỗi Card có địa chỉ riêng cho phép phân biệt với mọi card trên mạng khác. Card mạng thường có những tùy chọn cấu hình xác định để card hoạt động hợp lý. Cấu hình bao gồm : tín hiệu ngắt (IRQ), địa chỉ cổng nhập/xuất cơ sỏ (I/O), địa chỉ bộ nhớ cơ sỏ và máy thu phát. Card mạng có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất thi hành của toàn mạng. Nếu card chậm, dữ liệu sẽ không truyền nhận nhanh chóng trên mạng, đặc biệt trên mạng Bus, chỉ có thể dùng mạng cho đến khi cáp thông, thì card chậm có thể gia tăng thời gian chò đợi của người sử dụng. Có thể tăng tốc độ di chuyển dữ liệu qua card theo các phương pháp sau : - Truy nhập bộ nhổ trực tiếp (DMA - Direct Memory Access) : máy tính chuyển trực tiếp dữ liệu từ bộ nhó đệm (buffer) của card mạng đến bộ nhớ máy tính mà không cần dùng bộ vi xử lý trong máy tính. - Bộ nhớ thích ứng dùng chung (shared adapter memory) : card mạng chứa RAM mà nó dùng chung với máy tính. Máy tính nhận biết RAM này như thể nó được cài đặt thật sự trong máy tính. - Bộ nhớ hệ thống dùng chung (shared system memory) : bộ xử lý card mạng chọn ra một phần bộ nhở máy tính và dùng nô để xử lý tín hiệu. - Khống chế bus : card mạng kiểm soát tạm thời bus máy tính, bỏ qua CPU máy tính và chuyển trực tiếp dữ liệu vào bộ nhớ hệ thông của máy tính, làm tăng tốc độ xử lý bằng cách giải phóng bộ xử lý để tập trung vào các tác vụ khác. - Lưu tạm vào RAM : Chip RAM trên card mạng hình thành một bộ nhâ đệm (bưffer). Khi card nhận quá nhiều dữ liệu tói mức không thể xử lý ngay được, RAM sẽ lưu giữ tạm thời một số dữ liệu cho đến khi card có thể xử lý chúng. - Bộ xử lý gắn trong (onboard microprocessor) : card mạng có một bộ vi xử lý riêng, không cần máy tính hỗ trợ xử lý dữ liệu. 3. Bô giao tiếp mạng Các bộ giao tiếp mạng có thể được thiết kế ỏ dạng các tấm giao tiếp mạng NIC (Network Interface Card) hoặc các bộ thích nghi đường truyền (Transmission Media Adapter). 20 NIC là một thiết bị phổ dụng để nối máy tính với mạng. Trong NIC có một bộ thu-phát với một sô kiểu đầu nối (connecto.r) : Đối với Ethernet, NIC có thể dùng các loại đầu n ố ì: - K45 cho UTP Ethernet - BNC cho Thin Ethernet - AUI cho Thick Ethernet Đối với Token Ring, NIC có thể có 2 đầu nối : - RJ ~ 45 cho UTP Bộ thích nghỉ đường truyền là thiết bị có chức năng làm thích nghi một kiểu đầu nối nào đó trên máy tính với một kiểu đầu nối khác mà mạng đòi hỏi. Các thiết bị sau được xếp vào loại này : - Transceive (MÀU) : nối các máy tính với các mạng Ethernet dùng cáp béo. - Media filter (Bộ lọc) : thích nghi một DB-15 Tokén Ring để nối tới một mạng ƯTP với một RJ-45. - Bộ thích nghi cổng song song : nối các máy laptop với mạng qua các cổng song song của chúng. - Bộ thích nghi cổng SCSI (Small Computer Systems Interface): nốì máy tính với mạng qua một giao diện SCSI. 4. Bô chuyên tiếp (Repeater) Repeater có chức năng tiếp nhận và chuyển tiếp các tín hiệu dữ liệu nên thường được dùng để mở rộng mạng. Mục đích của Repeater tái sinh và định thời lại cho các tín hiệu mạng ở mức bit và cho phép chúng di chuyển một quãng đưồng dài trên môi trường. Do hoạt động ở mức bít, Repeater được xếp vào các thiết bị lớp 1 của mô hình OSI. Một số Repeater chỉ đơn giản là khuếch đại tín hiệu. Tuy nhiên, lúc đó mọi tiếng ồn trên mạng cũng bị khuếch đại theo và nếu tín hiệu gốc bị méo thì Repeater khuếch đại này cũng không xử lý được. 21 Các loại Repeater tiên tiến hơn có thể khuếch đại và tái sinh tín hiệu. Chúng định danh dữ liệu trong tín hiệu nhận được, dùng dữ liệu đó để tái sinh tín hiệu gốc. Điều đó cho phép khuếch đại tín hiệu mong muốn, đồng thời giảm được tiếng ồn và hiệu chỉnh được các hiện tượng méo (nếu có). Repeater cải thiện hiệu suất thi hành bằng cách chia mạng thành 2 đoạn, do đó làm giảm số lượng máy tính trên một đoạn. Tuy nhiên, không thể dùng Repeater để mỏ rộng vô hạn một mạng bâi các mạng đều được thiết kế với kích thước giới hạn do độ trễ truyền dẫn. 5. BỒ tâp trung (Hub) Hub được gọi là bộ tập trung hay bộ chia, dùng để đấu nốì mạng. Mục đích của Hub là tái sinh và định thời lại tín hiệu mạng, được thực hiện tập trung cho một số lớn các host. Có 3 loại Hub : - Hub chủ động (Active Hub) : lấy năng lượng từ một nguồn cung cấp riêng để tái sinh tín hiệu mạng. Chúng có các linh kiện điện tử có thể khuếch đại và xử lý tín hiệu điện tử truyền giữa các thiết bị cua mạng. Hub này làm cho mạng khỏe hơn, ít nhạy cảm với lỗi và khoảng cách giữa các thiết bị tăng lên. - Hub bị động (Passive Hub) : không tái sinh tín hiệu ; có chức năng tổ hợp các tín hiệu từ mỗi đoạn cáp mạng và chia tín hiệu cho nhiều ngưòi dùng. - Hub thông minh (Intelligent) : là Hub chủ động nhưng có thêm những chức năng s a u : + Quản trị : Hub thông minh có thể được lập trình để quản lý tải mạng. + Chuyển mạch : chỉ chuyển tiếp gói tin tới cổng nối với trạm đích của nó thay vì chuyển tiếp gói tin đó tới tất cả các cổng của Hub. Ngoài ra, Hub thông minh còn có khả năng chuyển mạch các gói tin theo đường nhanh nhất. 22 6. Bô chuyển mach (Switch) Chuyển mạch là kỹ thuật nhằm giảm bớt tắc nghẽn trong các mạng LAN bằng cách giảm tải và tăng cưòng băng thông. Trong truyền số liệu, Switch thực hiện 2 hoạt động cơ bản : - Chuyển mạch các írame dữ liệu . - Xây dựng, duy trì các bảng chuyển mạch và tìm kiếm theo vòng. Giống như Bridge, Switch kết nốì các đoạn mạng (segment) LAN nhưng hoạt động vói tốc độ cao hơn Bridge và có thể hỗ trợ nhiều chức năng mới. Svvitch thoạt nhìn cũng rất giống Hub vì một phần chức năng của chúng là kết nốì tập trung nên đều có nhiều cổng để kết nối. Nhưng Hub là thiết bị lớp 1 còn Switch ỉà thiết bị lớp 2. Mặt khác, Svvitch đưa ra quyết định dựa vào các địa chỉ MAC còn Hub không đưa ra quyết định gi. Do khả năng đưa ra các quyết định, Switch làm cho các mạng LAN hoạt động hiệu quả hơn bằng cách đưa dữ liệu ra đúng các cổng thích hợp để truyền đến các host thực sự cần. 7. Cầu nối (Briđge) Bridge có tất cả cảc chức nãng của Repeater Bridge hoạt động tại tầng Liên kết dữ liệu trong mô hình OSI. Mục đích của nó là lọc các tải mạng, giữ lại các tải cục bộ trong khi vẫn cho phép kết nôi đến các phần khác của mạng đốỉ với các tải được gửi đến đó. Có thể dùng Bridge để : - Nối kết hai đoạn mạng khác nhau như Ethernet và Token Ring, nối kết những phương tiện vật lý khác nhau như cáp xoắn đôi và cáp đồng trục. - Mở rộng quy mô hoặc gia tăng số nút trên mạng. - Làm giảm hiện tượng tắc nghẽn do sô" lương máy tính nối vào mạng quá lớn bằng cách phân doạn mạng. 23 Sự khác nhau giữa Bridge và Repeater ở chỗ : Bridge hoạt động ẻ tầng cao hơn trong mô hình OSI, có nghĩa nó thông minh hơn Kepeater và cung cấp nhiều chữc năng truyền dữ liệu hơn. Briđge giống Repeater ở chỗ : chúng có thể phục hồi lại dũ liệu, nhưng Bridge phục hồi dữ liệu tại mức gói dữ liệu nên có thể gửi gói dữ liệu đi xa hơn. 8. Bô định tuyến (Router) Trong môi trường gồm nhiều đoạn mạng vói giao thức và kiến trúc mạng khác nhau, cầu nốì có thể không đảm bảo truyển thông nhanh trong tất cả các đoạn mạng. Khi đó, mạng cần một thiết bị không những biết địa chi của mỗi đoạn mạng mà còn quyết định con đường tốt nhất để truyền dũ liệu. Đó là bộ định tuyến (Router). Router hoạt động tại tầng Mạng của mô hình OSI, có nghĩa chúng có thể chuyển đổi và định tuyến gói dữ liệu qua nhiều mạng. Bộ định tuyến có thể cung cấp các chức năng của Bridge : - Lọc gói và cô lập lưu thông mạng - Nôì kết nhiều đoạn mạng Router truy cập nhiều thông tin trong gói dữ liệu hơn Bridge, dùng thông tin này cải thiện việc phân phát gói dữ liệu. Các bộ định tuyến có thể chia sẻ thông tin trạng thái và thông tin định tuyến với nhau, sử dụng thông tin này để bỏ qua các nôì kết hỏng hoặc chậm. 9. Bô chon đường cầu (Brouter) Bộ chọn đưòng cầu là sự kết hợp các đặc tính tối ưu của cả cầu nổi và Bộ định tuyến. N6 có thể hoạt động như bộ định tuyến cho một giao thức và nôì liển mọi giao thức còn lại. Bộ chọn đưòng cầu có thể : - Định tuyến các giao thức có thể định tuyến được chọn - Bắc cầu các giao thức không thể định tuyến - Cung cấp khả năng hoạt động liên mạng 24 10. Bô dổn-phân kênh (Multi-plexer) Multi-plexer là thiết bị có chức năng tổ hợp một số tín hiệu để chúng có thể được truyền vói nhau, và khi nhận, được tách ra trở lại các tín hiệu gốc. Chức năng tổ hợp tín hiệu được gọi là multiplexing (dồn kênh). Còn chức năng phục hồi lại các tín hiệu gốc gọi là demultipìexing (phân kênh). Multịplexing Demultiplexing H ình 1.6. Bộ dồn -phân kênh Muỉti-plexer 11. cống giao tiếp (Gatevvay) Cổng giao tiếp cho phép truyền thông giữa các kiến trúc mạng và môi trường khác nhau. Chúng đóng gói, biến đổi dữ liệu được truyền từ môi trường này đến môi trưòng khác, sao cho các môi trường có thể hiểu dữ liệu của nhau, cổng giao tiếp tái đóng gói thông tin nhằm đáp ứng các yêu cầu của hệ thống đích. Nó có thể thay đổi dạng thức một thông điệp cho phù hợp vói chương trinh ứng dụng tại nơi nhận của quá trình truyền. Cổng giao tiếp có thể liên kết 2 hệ thống không đồng nhất (không cùng sử dụng): - Giao thức truyền thông - Cấu trúc định dạng dữ liệu - Ngôn ngữ - Kiến trúc mạng 25 12. Modem Modem thực chất là tích hợp của một bộ điều chế và một bộ giải điều chế (Modulation/Demodulation). Modem là thiết bị có chức nàng chuyển đổi tín hiệu sô" thành tín hiệu tương tự và ngược lại để kết nối các máy tính qua đường điện thoại. Modem cho phép trao đổi thư điện tủ, truyền tệp, truyền fax và trao đổi dữ liệu theo yêu cầu. Modem không thể dùng để nôi các mạng xa với nhau và trao đổi dữ liệu trực tiếp được. Nói cách khác, modem không phải là một thiết bị liên mạng. Tuy nhiên, modem có thể được dùng kết hợp vói một Router để nổi kết các mạng qua mạng điện thoại chuyển mạch công cộng. VI - HỆ ĐIỀU HÀNH MẠNG l ằ Các quan đỉêm tiếp cân Cùng với việc ghép nổỉ các máy tính thành mạng, cần thiết phải có hệ điều hành trên phạm vi toàn mạng có chức năng quản iý dữ liệu và tính toán xử lý một cách thông nhất. Các hệ thống như vậy được gọi chung là Hệ diều h àn h m ạng (Network Operating Systems -NOS), Để thiết kế và cài đặt một hệ điều hành mạng, có thể có 2 cách tiếp cận khác n h a u : Jẵí ẵ Cách tiếp' cân thử n h ấ t: Tôn trọng tính độc lập của các hệ điều hành cục bộ đã có trên các máy tính của mạng Lúc đó hệ điểu hành được cài đặt như một tập các chương trình tiện ích chạy trên các máy khác nhau của mạng. Tuy không được "đẹp" nhưng giải pháp này dễ cài đặt và không vô hiệu hóa các phần mềm đã có. Tư tưởng chủ đạo của giải pháp này là cung cấp cho mỗi người sử dụng một tiến trình đồng nhất (process), mà ta sẽ gọi là một agent, làm nhiệm vụ cung cấp một giao diện đồng nhất vói tất cả các hệ thông cục bộ đã có. Agent quản lý một cơ sở dữ liệu chứa các thông tin về hệ thổng cục bộ, về các chương trình và dữ liệu người sử dụng. Trong trường hợp đơn giản nhất, agent chỉ hoạt động như một bộ xỏ lý lệnh, dịch các lệnh 26 của ngưòi sử dụng thành ngôn ngữ lệnh của hệ thống cục bộ rồi gửi chúng tới đ6 để thực hiện. Trước mỗi chương trình bắt đầu thực hiện, agent phải đảm bảo rằng tất cả các tệp cần thiết đều khả dụng. Việc cài đặt hệ điểu hành mạng như vậy sẽ chốt lại 2 công việc chính : thiết kế ngôn ngũ lệnh của mạng và cài đặt agent. Như đằ nói ở trên, cách tiếp cận này đơn giản và không ảnh hưâng đến các hệ thống cục bộ đã có. Thậm chí các hệ thống cục bộ có thể không cần biết đến sự tồn tại của mạng. Song điểu không may là giải pháp này chỉ khả thi khi mà tất cả các tệp cần thiết đều biết trước để agent có thể gửi chúng tới một hệ thống cục bộ trước khi chương trình bắt đầu thực hiện. Ngoài ra, rất khó thực hiện các tương tác vào/ra mà chương trình lại không biết đến sự tồn tại của mạng. Một giải pháp tổng quát hơn nhằm "bọc" tiến trình đang chạy lại bằng cách "tóm bắt" tất cả các lời gọi hệ thống (iSystem calls) của nó để chúng c6 thể được thực hiện trong bối cảnh của hệ thống quản lý tệp của mạng (Network file system). 1.2. Cách tiếp cân thứ hai : Cài một hệ điều hành thuần nhất trên toàn m ạng Theo cách tiếp cận này, ngưòi ta sẽ bỏ qua các hệ điều hành cục bộ đã có trên các máy và cài một hệ điều hành thuần nhất trên toàn mạng gọi là hệ điều hành phân tán (dỉstributed operatỉng system). Rõ ràng giải pháp này "đẹp hơn" về phương diện hệ thống ao với giải pháp trên nhưng độ phức tạp của công việc lại lổn hơn nhiều. Có thể thiết kế hệ điều hành phân tán theo một trong hai mô hình : mô hỉnh tiến trình hoặc mô hình đối tượng. Trong mô hình tiến trình, mỗi tài nguyên (tệp, đĩa, thiết bị ngoại vi...) được quản lý bỏi một tiến trình nào đó và hệ điểu hành mạng điểu khiển sự tương tác giũa các tiến trình đó. Các dịch vụ của hệ điều hành tập trung truyền thống như quản lý tệp, lập lịch cho bộ xử lý, điểu khiển terminal... được quản lý bởi các tiến trình SERVER đặc biệt, có khả năng tiếp nhận các yêu cầu, thực hiện dịch vụ tương ứng. Trong nhiều trưòng hợp các SERVER có thể chạy như các tiến trình người sử dụng thông thường. 27 Nhiệm vụ then chốt của mô hình này là phải xây dựng được cơ chế liên lạc giữa các tiến trình (Interprocess Communication -IPC). Để làm điều đó, người ta thường sử dụng một trong hai cách : - Dùng lòi gọi hàm (hoặc thủ tục) làm cơ chế cho IPC. Một hệ thống đầy đủ bao gồm một .tập các hàm (hoặc thủ tục) được viết theo một ngôn ngữ nào đó. Mã của hàm đó được phân tán cho các bộ xử lý. Để thực hiện việc truyền thông tin giữa các máy, một hàm trên máy này có thể gọi một hàm trên máy khác. Ngữ nghĩa của lời gọi hàm ỏ đây cũng giông như đối với các lồi gọi hàm cục bộ thông thưòng : hàm gọi bị "treo" cho đến khi hàm được gọi kết thúc. Tham sô" được truyền từ hàm gọi tói hàm được gọi, còn kết quả được truyền theo chiều ngược lại. Cách tiếp cận này dẫn đến một hệ điều hành được viết như một chương trình lớn, tuy chặt chẽ và nhất quán nhưng lại thiếu mềm dẻo. - Phương pháp chuyển thông báo cho cơ chế IPC : các tiến trình liên lạc với nhau bằng cách chuyển thông báo. Mã của các tiến trình được tách biệt và có thể được viết bằng các ngôn ngũ khác. Cách tiếp cận này đòi hỏi phải giải quyết nhiều vấn đề hơn cách tiếp cận lồi gọi hàm, chẳng hạn như vấn đề địa chỉ hóa {định danh), thiết lập các liên kết ảo, cắt/hợp thông báo, kiểm soát luồng dữ liệu, chuyển thông báo tới đồng thời nhiều đích (broadcasting)... Rõ ràng cách tiếp cận này sẽ cho ta một hệ điều hành mểm dẻo hơn. Trong mô hình đối tượng, thế giới bao gồm các đối tượng khác nhau, mỗi đốì tượng có một kiểu (type), một biểu diễn và một tập các thao tác có thể thực hiện trên đó. Đổ thực hiện một thao tác trên một đôi tượng {chẳng hạn : đọc một tệp), một tiến trình người sỏ dụng phải có một "giấy phép" đôi vổi các đổi tượng đó. Nhiệm vụ cơ bản của hệ điều hành ở đây là quản lý các "giấy phép" và cấp phát các "giấy phép” đó cho các tiến trình để thực hiện các thao tác cần thiết. Trong một hệ tập trung, bản thân hệ điều hành nắm giữ các "giấy phép" bên trong nó để ngăn ngừa người sử dụng cố ý "giả mạo" chúng. Trong một hệ phân tán, các "giấy phép” được lưu chuyển theo một cách nào đó để mọi tiến trình đều có cơ hội nhận được "giấy phép" và sao cho những kẻ "ma lanh" không thể tự tạo ra được chúng. 28 Việc thiết kế hệ điều hành phân tán theo mô hình đối tượng là một hướng rất triển vọng tuy vẫn còn tồn tại nhiều vấn đề cần giải quyết trọn vẹn hơn. 2. Một số hệ điểu hành mạng thông dụng Việc lựa chọn hệ điều hành mạng với nhiệm vụ quản lý và phân phốỉ tài nguyên phụ thuộc rất nhiều vào kiến trúc mạng. Có hai kiểu kiến trúc mạng là Peer to Peer và Client ì Server, theo đó hệ điều hành phải được xây dựng sao cho phù hợp với từng kiểu kiến trúc mạng tương ứng. Đặc điểm cơ bản của kiến trúc Peer to Peer là tất cả các máy tính trong mạng đều có thể dùng chung tài nguyên của nhau. Đây là quan hệ nhiều - nhiều giữa các máy tính. Trong kiến trúc này, thực ra không có cái gọi là hệ điều hành mạng. Mỗi Workstation có một hệ điều hành riêng và có thể cho phép các máy tính chia sẻ tài nguyên với nhau thông qua một nghi thức chung (phổ biến nhất là Netbeui hoặc Netios). Một số hệ điều hành mạng Peer to Peer như: Windows for Workgroups, Windows 95, Windows NT Workstation của Microsoft hay OS/2 của IBM. Khác với Peer to Peer, trong kiến trúc Client/Server, tài nguyên của mạng được đặt trên một hoặc nhiều Server chuyên dụng theo từng loại dịch vụ. Nghĩa là một Workstation chỉ có thể sử dụng tài nguyên mà Server của mạng cung cấp và không một Workstation nào có thể sử dụng tài nguyên của một Workstation khác. Quan hệ ở đây là quan hệ một - nhiều giữa Server và Workstation. Một số hệ điều hành mạng ClienƯServer như : Novell Netware, Windows NT Server hay Unix. Câu hỏi ôn tộp 1. Cơ sỏ của sự phân loại mạng máy tính ? 2. Phân biệt các cấu hình của mạng. 3. Vai trò của các phân tử trong mạng. 4. Đặc điểm của các phương pháp truyền dữ liệu trên các mạng ngang hàng và mạng khách/chủ. 5. Các hệ điều hành và vai trò trong hoạt động của mạng máy tính ? 6. VI sao phải kiểm soát lỗi, luổng dữ liệu và phương pháp thực hiện ? 29 hương II KIẾN TRÚC MẠNG PHÂN TẦNG VÀ CÁC GIAO THỨC MẠNG I - KIẾN TRÚC PHÂN TẦNG VÀ MÔ HÌNH OSI 1. Kiến trúc phân tẩng và nguyên tắc phân tẩng Để giảm độ phức tạp của việc thiết kế và cài đặt mạng, hầu hết các mạng máy tính hiện có đều được phân tích thiết kế theo quan điểm phân tầng (layering). Mỗi hệ thống thành phần củạ mạng được xem như là một cấu trúc đa tầng, trong đó mỗi tầng được xây trên tầng trước nó. Sô" lượng các tầng cũng như tên và chữc năng của mỗi tầng là tùy thuộc vào cả nhà thiết kế. Cách' phân tầng trong mạng của IBM (SNA), của Digital (DECnet), hay của Bộ Quốc phòng Mỹ (ARPANET)... là không giống nhau. Tuy nhiên trong hầu hết các mạng, mục đích của mỗi tầng là để cung cấp một số dịch vụ nhất định cho tầng cao hơn. Dưới đây là minh họa một kiến trúc phân táng tổng quát với giả thiết A và B là hai hệ thống (máy tính) thành phần của mạng được nối vói nhau : Giao thút tẩng N Giao thúte tẩng i +1 Giao thức tầng í Giao thức tầng i-1 Giao thức tầng 1 Đường trnyền vật lí Hình 2.1ằ Mô hình kiến trúc mạng phàn tầng 30 Hệ thống A Tẩng n Tẩng ì +1 Tầng i Tầng i -1 Tầng 1 Hệ thống B Tầng N Táng i +1 Tẩng i Tầng i -1 Tầng 1 Nguyên tắe của kiến trúc phân tầng là : mỗi hệ thống trong một mạng đều có cấu trúc tầng (số lượng tầng, chức năng của mỗi tầng là như nhau). Sau khi đã xác định sô' lượng tầng và chức năng mỗi tầng thì công việc quan trọng tiếp theo là định nghĩa môi quan hệ {giao diện) giữa hai tầng kề nhau và mối quan hệ giữa hai tầng đồng mức ỏ hai hệ thống nôì kết với nhau. Trong thực tế, dữ liệu không được truyền trực tiếp từ tầng thứ i của hệ thông này sang tầng thủ i của hệ thống khác {trừ đối với các tầng thấp nhất trực tiếp sử dụng đường truyền vật lý để truyền các xâu bit (0,1) từ hệ thống này sang hệ thôhg khác), ở đây quy ước dữ liệu ô bên hệ thống gửi (sender) được truyền sang hệ thống nhận (,receiver) bằng đường truyền vật lý và cứ thế đi ngược lên các tầng trên. Như vậy giữa hai hệ thống kết 'nôi với nhau, chỉ ỗ tầng thấp nhất mới có liên kết vật lý, ở các tầng cao hơn là những liên kết logic {liên kết ảo) được đưa vào để hình thức hóa các hoạt động của mạng thuận tiện cho việc thiết kế và cài đặt các phần mềm truyền thông. 2. Mô hình OSI Khi thiết kế, các nhà thiết tế tự do lựa chọn kiến trúc mạng riêng của mình. Từ đó dẫn đến tình trạng không tương thích giữa các mạng : phương pháp truy nhập đường truyền khác nhau, sỏ dụng họ giao thức khác nhau... Sự khồng tương thích đó làm trở ngại cho sự tương tác của người sử dụng các mạng khác nhau. Nhu cầu trao đổi thông tin càng lớn thì trở ngại đó càng không thể chấp nhận được đối vói người sử dụng. Sự thúc bách của khách hàng đã khiến các nhà sản xuất và các nhà nghiên cứu thông qua các tổ chức chuẩn hóa quốc gia và quốc tế tích cực tìm kiếm một sự hội tụ cho các sản phẩm mạng trên thị trưòng. Đe có được điều đó, trước hết cần xây dựng được một khung chuẩn về kiến trúc mạng để làm căn cứ cho các nhà thiết kế và chế tạo các sản phẩm về mạng. Do đó, năm 1977, Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế {International Organừation for Standarlừation - ISO) đã lập ra một tiểu ban nhằm phát triển một khung chuẩn như thế. Kết quả là năm 1984, ISO đã xây dựng xong một Mô h ìn h th am chiếu cho việc nối k ết các hệ thống m ở (Reference Model for Open Systems Interconnection - OSI Reference Modet). Mô hình này được dùng làm cơ sỏ để nối kết các hệ thống mở 31 phục vụ cho các ứng dụng phân tán. Từ "mỏ" ở đây nói lên khả năng 2 hệ thống có thể nối kết để trao đổi thông tin với nhau nếu chúng tuân thủ mô hình tham chiếu và cốc chuẩn liên quan. Mô hình OSI được phân biệt thành nhóm các tầng thấp (Physical, Data Link, Network, Transport) và nhóm các tầng cao (Session, Presentation, Application). Các tầng thấp quan tâm đến các phương tiện cho phép truyền dữ liệu giữa các hệ thống cuối, còn các tầng cao tập trung đáp ứng các yêu cầu và các ứng dụng của người sử dụng trên mạng thồng qua phương tiện truyền thông cung cấp bởi nhóm các tầng thấp. 2.1. Nguyên tắc xây dưng các tầng trong mô hình OSI Mô hình OSI được xây dựng dựa trên các nguyên tắc chủ yếu sau đây : P1 : Để đơn giản cần hạn chế số lượng các tầng P2 : Tạo ranh giới các tầng sao cho các tương tác và các mô tả các dịch vụ là tối thiểu. P3 : Chia các tầng sao cho các chữc năng khác nhau được tách biệt với nhau và các tầng sử dụng các loại công nghệ khác nhau cũng được tách biệt. P4 : Các chức năng giông nhau được đặt vào cùng một tầng. P5 : Chọn ranh giói giữa các tầng thẹo kinh nghiệm đã được chứng tỏ là thành công. P6 : Các chức năng được định vị sao cho có thể thiết kế lại tầng mà ảnh hưỏng ít nhất đến các tầng kề nó. P7 : Tạo ranh giới các tầng sao cho có thể chuẩn hóa giao diện tương ứng. P8 : Tạo một tầng khi dữ liệu được xử lý một cách khác biệt. P9 : Cho phép các thay đổi chức năng hoặc giao thức trong một tầng không làm ảnh hưởng đến các tầng khác. PlO : Mỗi tầng chĩ có các ranh giói (gmo diện) với các tầng kề trên và dưới nó. 32 Các nguyên tắc tương tự được áp dụng khi chia các tầng con (sublayer•). P ll : Có thể chia một tầng thành các tầng con khi cần thiết. P12 : Tạo các tầng con để cho phép giao diện với các tầng kế cận. P13 : CliO phép hủy bỏ các tầng con nếu thấy không cần thiết. Kết quả mô hình OSI gồm có 7 tầng với tên gọi và chức năng được chỉ ra trong hình dưới đây : Hệ thống mỏ A Hệ thống mở B 7 Application 6 Presentation 5 Session 4 Transport 3 Network 2 Data Ling 1 Physical Giao thức tầng 7 Giao thức tầng 6 Giao thứttẩng 5 Giao thức tẩng 4 Giao thút tầng 3 Giao thút tầng 2 Giao thức tầng 1 Đường trnyển vật lí Hình 2.2. Mô hình OSI 7 tầng ứng dụng 7 Trình diễn 6 Phiên 5 Giao vận 4 Mạng 3 Liên kết dữ liệu 2 Vật lý 1 2 2 Chức năng các tầng trong mô hình 2.2. ỉ. Tâng Vật lý Tầng vật lý (Physical) là tầng cung cấp các phương tiện điện, cd, chức năng, thủ tục để kích hoạt, duy trì và (tình chỉ liên kết vật lý giữa các hệ thống. Thuộc tính điện liên quan đến sự biểu diễn các bit và tốc độ truyển các bit. Thuộc tính cơ liên quan đến các tính chất vật lý của giao diện với một đường truyền (kích thưóc, cấu hình). Thuộc tính chức năng chỉ ra các chức năng được thực hiện bởi các phần tử của giao diện vật lý, giữa một hệ thống và đưòng truyền. Thuộc tính thủ tục liên quan đến giao thức điểu khiển việc truyền các xâu bit qua đường truyền vật lý. 3-GTCĐ-A 33 Khác với các tầng khác, tầng Vật lý là tầng thấp nhất, giao diện với đường truyền không có PDU cho tầng Vật lý, không có phần header chứa thông tin điều khiển PCI, dữ liệu được truyển đi theo dòng bit (bit stream). Bởi các giao thức cho tầng Vật lý không xuất hiện với ý nghĩa giống như đốỉ với các tầng khác. Môi trưòng của tầng Vật lý có thể là môi trưòng thực hoặc môi trường logic. Trong môi trường thực, 2 hệ thống mở được nối vối nhau bằng một đoạn cáp đồng trục và một đoạn cáp quang. Modem c chuyển đổi tín hiệu sô" sang tín hiệu tương tự để truyền trên cáp đồng trục. Modem D chuyển đổi ngược lại, từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số, qua Transducer E, xung điện được biến đổi thành xung ánh sáng để truyển qua cáp quang. Cuối cùng, Transducer F lại chuyển xung ánh sáng thành xung điện và đi vào B. Môi trường ỉogic là sự thể hiện môi trường thực theo ngôn ngữ của mô hình OSI. Một thực thể tầng Vật lý là một cấu trúc logic giao diện với một đường truyền vật lý. Các thực thể đó có mặt trong hệ thông A và B nhưng đồng thòi cũng có một thực thể Vật lý ở giao diện giữa D và E. Thực thể trung gian này là một bộ chuyển tiếp (relay) hoạt động ở tầng Vật lý giao diện với 2 đường truyền vật lý khác nhau. Giao thức tầng Vật lý tồn tại giữa các thực thể đó để quy định về phương thức (đồng bộ, phi đồng bộ), tốc độ truyền... Yêu cầu là giao thức phải độc lập tối đa với đưòng truyền vật lý để một .hệ thống có thể giao diện với nhiều đường truyền vật lý khác nhau. Do vậy, các chuẩn cho tầng Vật lý sẽ bao gồm không chỉ các phần tử, giao thức giữa các thực thể mà còn phải có các đặc tả của giao diện với đường truyền. 2.2.2. Tâng liên kết dữ liệu Tầng liên kết dữ liệu (Data Link) cung cấp các phương tiện để truyền thông tin qua liên kết vật lý, đảm bảo tin cậy thông tin qua các cơ chế đồng bộ họa, kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu. Giống như tầng Vật lý, có rất nhiều giao thức được xây dựng cho Tầng liên kết dữ liệu. Các giao thức liên kết dữ liệu (Data Link Protocol) được chia thành : dị bộ (asynchronous DLP) và đồng bộ (synchronous 34 3-GTCĐ-B DLP). Trong đó, loại đồng bộ lại bao gồm 2 nhóm là hướng ký tự và hưởng bít. * DU* d ị bộ Các DLP dị bộ sử dụng phương thức truyền dị bộ, trong đó các bit đặc biệt START và STOP được dùng để 'tách các xâu bit biểu diễn các ký tự trong dòng dữ liệu cần truyền đi. Gọi là dị bộ vì phướng thức này không cần có sự đồng bộ liên tục giữa người gửi và người nhận tin. Nó cho phép một ký tự dữ liệu được truyền đi bất kỳ lúc nào mà không cần quan tâm đến các tín hiệu đồng bộ trước đó. Các giao thức loại này thưòng được dùng trong các máy điện báo hoặc các máy tính trạm cuối tốc độ thấp. Phần lón các máy PC sử dụng phương thức truyền dị bộ do tính đơn giản của nó. * DLP đổng bộ Phương thức truyền đồng bộ không dùng các bit đặc biệt START, STOP để đóng khung mỗi ký tự mà chèn các ký tự đặc biệt như SYN (Synchronization), EOT (End Ọf Transmission) hay đơn giản hơn là một lá cờ (flag) giữa các dữ liệu của người sử dụng để báo hiệu cho người nhận biết được dữ liệu đang đến hoặc đã đến. Cần lưu ý rằng các hệ thống truyền thông đòi hỏi 2 mức đồng bộ hóa : - Ở mức vật lý : giữ đồng bộ giữa cốc đồng hồ của người gửi và ngưòi nhận. - Ở mức liên kết dữ liệu : phân biệt đữ liệu của người sử dụng với ílag và các vùng thông tin điều khiển khác. Các DLP hướng ký tự được xây dựng trên các ký tự đặc biệt của một bộ mã chuẩn nào đó (ASCII hay EBCDIC), trong khi các DLP hướng bit lại đùng các câu trúc nhị phân (xâu bit) để xây dựng các phần tử của giao thức (đơn vị dữ liệu, các thủ tục...) và khi nhận, dữ liệu sẽ được tiếp nhận lần lượt từng bit một. 2,2.3. Tâng m ọng Cấu trúc của tầng Mạng (Network) được nhiều chuyên gia đánh giá là phức tạp nhất trong các tầng của mô hình OSI. Tầng Mạng cung cấp 35 phương tiện để truyền các đơn vị dữ liệu qua mạng, thậm chí qua một mạng của các mạng. Bỏi vậy, nó cần được thích ứng với nhiều kiểu mạng và nhiều dịch vụ được cung cấp bởi các mạng khác nhau. Các dịch vụ và giao thức cho tầng Mạng phải phản ánh được tính phức tạp đó. Chức năng chủ yếu của tầng Mạng là chọn đường (routing) và chuyển tiếp (relaying). Ví dụ, trong mạng chuyển mạch gói, các gói dữ liệu được truyền .trên mạng từ một hệ thống mở này đến một hệ thông mỏ khác phải được chọn đường qua một chuỗi các nút mạng. Mỗi nút nhận gói dữ liệu từ một đường vào rồi chuyên tiếp nó tới một đưòng ra, hướng đến đích của dữ liệu. Như vậy, mỗi nút trung gian trên phải thực hiện chức năng chọn đường và chuyển tiếp. Chọn đưòng là sự lựa chọn một con đưòng để truyền một đơn vị dữ liệu từ trạm nguồn đến trạm đích của nó. Một kỹ thuật chọn đường theo đó phải thực hiện 2 chức năng chính sau đây : (1) Quyết định chọn đường theo những tiêu chuẩn (tối ưu) nào đó. (2) Cập nhật thông tin chọn đường - thông tin dùng cho chức năng (1) Có nhiều kỹ thuật chọn đưòng khác nhau, được phân biệt bởi các yêu to : - Sự phân tán các chức năng chọn đường trên các nút của mạng. - Sự thích nghi với trạng thái hiện hành của mạng. - Các tiêu chuẩn (tôi ưu) để chọn đưòng. * Kỹ th u ật chon đường tập trung và kỹ th u ât chon đườnp h â n tán : xây dựng dựa trên sự phân tán của các chức năng chọn đường trên các nút mạng. Kỹ thuật chọn đường tập trung được đặc trưng bởi sự tồn tại của một hoặc vài trung tâm điều khiển mạng thực hiện việc chọn đường, sau đó gửi bảng chọn đường tói tất cả các nút dọc theo con đưòng đã được chọn đó. Trong trường hợp này, thông tin tổng thể của mạng cần dùng cho việc chọn đưòng chỉ được cất giữ tại trung tâm điều khiển mạng. Các nút mạng có thể không gửi bất kỳ thông tin nào về trạng thái của chúng, gửi định kỳ, hoặc gửi khi xảy ra sự kiện nào đó tới trung tâm. 36 IYung tâm điều khiển sẽ cập nhật các bảng chọn đưòng dựa trên các thông tin nhận được đó. Kỹ thuật chọn đường phân tán không có các trung tâm điều khiển : quyết định chọn đường được thực hiện tại mỗi nút mạng. Điểu này đòi hỏi việc trao đổi thông tin giũa các nút,'tùy theo mức độ thích nghi của giải thuật được sử dụng. * Kỷ th u ật chọn đường thích nghi và kỳ thu ật chọn đương không thích n g h i: xây dựng dựa trên sự thích nghi với trạng thái hiện hành của mạng. Kỹ thuật chọn đường tĩnh (không thích nghi) có thể tập trung hoặc phân tán nhưng nó không đáp ứng vởi mọi sự thay đổi trên mạng. Trong trưồng hợp này, việc chọn đưòng được thực hiện mà không có sự trao đổi đo lưòng và cập nhật thông tin. Tiêu chuẩn (tối ưu) để chọn đưòng và bản thân con đưòng được chọn một lần cho toàn bộ cuộc mà không hề có sự thay đổi nào giữa chừng. Kỹ thuật chọn đường tĩnh, do đó rất đơn giản và được sử dụng rộng rãi, đặc biệt trong các mạng tương đối ổn định, ít có sự thay đổi về topo và lưu thông trên mạng. Kỹ thuật chọn đường thích nghi (động) có những đáp ứng các trạng thái khác nhau của mạng. Đây là một yếu tố rất quan trọng, đặc biệt đối với các ứng dụng thời gian thực mà yêu cầu đầu tiên củã người sử dụng là mạng phải có khả năng cung cấp các con đường khác nhau để dự phòng sự cố và thích nghi nhanh chóng vôi các thay đổi trên mạng. Mức độ thích nghi của kỹ thuật chọn đường được đặc trưng bởi sự trao đổi thông tin chọn đường trong mạng. Mỗi nút hoặc trung tâm điểu khiển hoạt động một cách độc lập với thông tin riêng của mình để thích nghi với sự thay đổi của mạng theo một phương pháp nào đó. Ở mức độ cao hơn, thông tin về trạng thái của mạng có thể được cung cấp bỏi các nút lân cận hoặc tất cả các nút khác. Khi có sự thay đổi trên mạng, thông tin về sự thay đổi sẽ được cập nhật. Song thực tế cho thấy, đôi khi thông tin không được truyền đi với tốc độ cần thiết làm cho các gói tin vẫn được gửi đến đưòng truyền xảy ra sự cố, gây ra hiện tượng tắc nghẽn. Một hiện tượng khác cũng thường gặp phải là các gói tin bị lạc trong mạng và không bao giờ đến được đích. 37 2.2.4. Tâng giao vận Tầng giao vận (Transport) là tầng cao nhất của nhóm các tầng thấp. Mục đích của nó là cung Cấp các dịch vụ truyền dữ liệu sao cho các chi tiết cụ thể của phương tiện truyền thông được sử dụng ở bên dưói trở nên trong suôi đối với các tầng cao. Nói cách khác, tầng Giao vận như một bức màn che phủ toàn bộ các hoạt động của các tầng thấp bên dưới nó. Theo đó, nhiệm vụ của tầng Giao vận là rất phức tạp. Nó phải thích ứng vởi phạm vi rất rộng các đặc trưng của mạng, nhận biết được yêu cầu về chất lượng dịch vụ của người sử dụng cũng như khả năng cưng cấp dịch vụ của mạng bên dưói. Chất lượng của các dịch vụ mạng tùy thuộc vào loại mạng khả dụng của tầng Giao vận và cho người sử dụng cuối. Theo CCITT và ISO, có 3 loại mạng : - Mạng loại A : có tỷ suất lỗi và sự cô" có báo hiệu chấp nhận được. Cốc gói tin được giả định là khống bị mất. Tầng Giao vận không cần cung cấp các dịch vụ phục hồi hoặc sắp xếp thứ tự lại. - Mạng loại B : có tỷ suất lỗi chấp nhận được nhưng tỷ suất sự cố có báo hiệu lại không chấp nhận được. Tầng Giao vận phải có khả năng phục hồi lại khi xảy ra lỗi hoặc sự cố". - Mạng loại c : có tỷ suất lỗi không chấp nhận được. Tầng Giao vận phải có khả năng phục hồi lại khi xảy ra lỗi và sắp xếp thứ tự lại các gói tin. Như vậy, với mạng loại A thì công việc của tầng Giao vận sẽ dễ dàng hơn. Tuy nhiên, rất nhiều mạng chỉ có chất lượng dịch vụ của mạng loại B và c nên khi xác định dịch vụ vằ giao thức cuả tầng Giao vận cần quan tâm đến những trường hợp chất lượng dịch vụ mạng là xấu nhất. Nhiệm vụ của tầng Giao vận là phải lựa chọn được dịch vụ và giao thức giao vận thích hợp với loại mạng cho trước. 2.2.5. Tồng phiên Tầng Phiên (Session) là tầng thấp nhất trong nhóm các tầng cao và nằm ỏ ranh giới giữa hai nhóm tầng thấp và tầng cao. Mục tiêu của tầng Phiên là cung cấp cho ngưòi sử dụng cuối cùng chức năng cần thiết để quản trị các phiên ứng đụng của họ. Cụ thể là : 38 - Điểu phối việc trao đổi dữ liệu giữa các ứng dụng bằng cách thiết lập và giải phóng các phiên. - Cung cấp các điểm đồng bộ hóa để kiểm soát việc trao đổi dữ liệu. “ Áp đặt các quy tắc cho các tương tác giữa các ớng dụng của ngưòi sử dụng. ■ - Cung cấp cơ chế nắm quyền (lần lượt) trong quá trình trao đổi dữ liệu. Việc trao đổi dữ liệu có thể thực hiện theo 1 trong 3 phương thức : Hai chiều đồng thòi (full-duplex), hai chiều luân phiên (half-duplex) hoặc một chiều (simplex). Với phương thức hai chiều đồng thòi, cả hai bên đều có thể đồng thời gửi dữ liệu đi. Phương thức này khi đã được thỏa thuận không đòi hỏi có nhiệm vụ quản trị tương tác đặc biệt nào. Đây là phương thức hội thoại phổ biến nhất. Phương thức hai chiều luân phiên xuất hiện vấn đê là ngưòi sử dụng phải luân phiên "lấy lượt" để truyền dũ liệu. Các ứng dụng hỏi/đáp là ví dụ điển hình cho phương thức này. Thực thể tầng Phiên (session entity) duy trì tương tác luân phiên bằng cách báo cho mỗi ngưòi sử dụng khi đến lượt họ được truyền dữ liệu. Trưòng hợp một chiều nói chung ít xảy ra, thường là dữ liệu được gửi tới ngưòi sử dụng tạm thòi không làm việc, chỉ có một chương trình nhân (receiver server) vói nhiệm vụ duy nhất là tiếp nhận dữ liệu đến và lưu giũ lại. Vấn đề đồng bộ hóa trong tầng Phiên được thực hiện tương tự như cơ chế điểm kiểm tra / phục hồi (checkpoint/ restart) trong một hệ quản trị tệp. Dịch vụ này cho phép ngưòi sử dụng xác định các điểm đồng bộ hóa trong dòng dữ liệu và có thể khôi phục việc hội thoại bắt đầu từ một trong các điểm đó. Một trong những chức năng quan trọng nhất của tầng Phiên là đặt tương ứng các liên kết phiên với các liên kết giao vận ỏ một thòi điểm cho trứơc , tồn tại ánh xạ 1-1 giữa các liên kết phiên và các liên kết 39 giao vận. Tuy nhiên vòng đời của các liên kết phiên và liên kết giao vận có thể khác nhau, bỏi vậy có thể xảy ra 2 trường hợp : - Một liên kết giao vận đảm nhiệm nhiều liên kết phiên liên tiếp - Một Hên kết phiên sử dụng nhiều liên kết giao vận liên tiếp. 2.2.6. Tâng trình diễn Mục đích của tầng Trình diễn (Presentation) là đảm bảo cho các hệ thống cuổì có thể truyền thông có kết quả, ngay cả khi chúng sử dụng các biểu diễn dữ liệu khác nhau. Để làm việc này, nó cung cấp một biểu diễn chung dùng trong truyền thông và cho phép chuyển đổi từ biểu diễn cục bộ sang biểu diễn chung đó. Có 3 dạng GÚ pháp thông tin được trao đổi giữa các thực thể ứng dụng : - Cú pháp dùng bởi thực thể ứng dụng nguồn. - Cú pháp dùng bỏi thực thể ứng dụng đích. - Cú pháp được dùng giữa các thực thể tầng Trình diễn gọi là cú pháp truyền (transíer syntax). Tầng Trình diễn làm nhiệm vụ chuyển đổi biểu diễn của thông tin giữa cú pháp truyền và mỗi cú pháp kía khi có yêu cầu. Cú pháp truyền không xác định duy nhất cho mọi hoạt động trao đổi dữ liệu. Cú pháp truyền sử dụng trên một liên kết cụ thể của tầng Trình diễn phải được thương lượng giữa các thực thể trình diễn tương ứng trong giai đoạn thiết lập liên kết và có thể được thay đổi trong vòng đời của liên kết đó. Mỗi bên lựa chọn một cú pháp truyền sao cho có thể sẵn sàng chuyển đổi sang cú pháp ngưòi sử dụng và ngược lại. Ngoài ra, cú pháp truyền được chọn phải phản ánh các yêu cầu dịch vụ khác như nét dữ liệu. Tầng Trình diễn chỉ liên quan đến cú pháp truyển nên trong giao thức sẽ không quan tâm đến các cú pháp sử dụng bỏi các thực thể ứng dụng. Tuy nhiên mỗi thực thể trình diễn phải chịu trách nhiệm chuyển đổi giữa cú pháp của ngưòi sử dụng và cú pháp truyền. 40 Khi qua ranh giới giữa hai tầng Trình diễn và tầng Phiên, có một sự thay đổi quan trọng trong cách nhìn dữ liệu (view of data). Từ tầng Phiên trở xuống, tham sô" User Data được đặc tả dưới dạng giá trị nhị phân. Giá trị này có thể được đưa vào trực tiếp trong các SDU (Service Data Unit) để chuyển giữa các tầng trong một hệ thống và trong các PDU (Protocol Data Unit) để chuyển giữa các tầng đồng mức ở hai hệ thông kết nối với nhau. Tuy nhiên, tầng ứng dụng lại liên quan chặt chẽ với cách nhìn dữ liệu của người sử dụng - chỉ quan tâm đến ngữ nghĩa của dữ liệu. Do đó, tầng Trình diễn ở giữa có nhiệm vụ phải cung cấp phương thức biểu diễn dữ liệu và chuyển đổi thành các giá trị nhị phân dùng cho các tầng dưối - tất cả nhũng gì liên quan đến cú pháp của dữ liệu. Song trong thực tế, không thể tách bạch hoàn toàn giữa cú pháp và ngữ nghĩa của dữ liệu. Nếu tầng úng dụng không biết gì về cú pháp còn tầng Trình diễn không biết gì về ngữ nghĩa thì không thể hoàn tất việc kết hợp ngữ nghĩa với cú pháp dùng để tạo ra một biểu diễn cụ thể các giá trị dữ liệu cho dịch vụ Phiên. Cách tiếp cận của ISO về việc kết hợp giữa ngữ nghĩa và cú pháp dữ liệu là như nhau. ở tầng ứng dụng, thông tin được biểu diễn dưới dạng một cú pháp trừu tượng liên quan đến các kiểu dữ liệu và giá trị dữ liệu. Cú pháp trừu tượng này đặc tả một cách hình thức dữ liệu, độc lập với mọi biểu diễn cụ thể. Tầng Trình diễn tương tác vói tầng ứng dụng dựa trên cú pháp trừu tượng trên. Tầng Trình diễn có nhiệm vụ dịch thuật giữa cú pháp trừu tượng của tầng ứng dụng và một cú pháp truyền mô tả các giá trị dữ liệu dưới dạng nhị phân - thích hợp cho việc tưdng tác vói dịch vụ Phiên. Việc dịch thuật này được thực hiện nhờ các quy tắc mã hóa chĩ rõ biểu diễn của mỗi giá trị dữ liệu thuộc một kiểu dữ liệu nào đó. 41 Trước khi sử dụng một liên kết tầng Trình diễn để trao đổi dũ liệu, hai thực thể trình diễn ồ hai đầu phải thỏa thuận vẹ cú pháp truyển. Saủ khi thỏa thuận xong, tổ hợp cú pháp trừu tượng và cú pháp truyền được xem là bôì cảnh trình diễn (presentation context) được dùng để trao đổi dữ liệu. Yêu cầu cơ bản để lựa chọn một cú pháp truyền là nó phải hỗ trợ cú pháp trừu tượng tương ứng. Ngoài ra, cú pháp truyền có thể có các thuộc tính khác không liên quan đến cú pháp trừu tượng mà nó hỗ trợ. Ví dụ, một cú pháp trừu tượng có thể được hỗ trợ bởi cả 4 cú pháp truyền (về cơ bản là giống nhau, chỉ khác nhau ỏ chỗ : một cung cấp khả năng nén dữ liệu, một cung cấp khả nãng mật mã, một cung cấp cả hai và một không cung cấp khả năng nào). 2.2.7. Tồng úng dụng Tầng Úng dụng (Application) là ranh giối giữa môi trường nối kết các hệ thống mỏ và các tiến trình ứng dụng - AP (Application Process). Các AP sử dụng môi trường OSI để trao đổi dữ liệu trong quá trình thực hiện của chúng. Là tầng cao nhất trong mô hình OSI, tầng ứng dụng có một sô" đặc điểm khác với các tầng dưối nó. Nó không cung cấp các dịch vụ cho một tầng trên như trong trường hợp của các tầng khác nên ở tầng úhg dụng không có khái niệm điểm truy cập dịch vụ tầng ứng dụng. AP là một phần tử ỏ trong một hệ thông mở thực hiện việc xử lý thông tin cho một ứng dụng cụ thể. Các AP thuộc các hệ thống mở khác nhau muốn trao đổi thông tin phải thông qua tầng úng dụng. Tầng ứng dụng bao gồm các thực thể úng dụng AE (Application Entity). Các thực thể này dùng các giao thức ứng dụng và các dịch vụ trình diễn để trao đổi thông tin. Như vậy, các AE cung cấp cho các AP các phương tiện cần thiết để truy nhập môi trường OSI. Tuy nhiên, tầng ứng dụng chủ yếu chỉ giải quyết vấn đề ngữ nghĩa chứ không giải quyết vấn đề cú pháp như tầng Trình diễn. 3. Phương thức hoạt đông : có liên kết và không liên kết ở mỗi tầng trong mô hình OSI, có 2 phương thức hoạt động chính được áp dụng : phương thức có liên kết (connection oriẹnteđ) và phương thức không liên kết (connectionless). 42 Vổi phương thức có liên kết, trước khi truyền dữ liệu, cần thiết lập một liên kết logic giữa các thực thể đồng mức. Theo đó, quá trình truyền thông gồm 3 giai đoạn : - Thiết lập liên kết logic : 2 thực thể đồng mức ỏ 2 hệ thống sẽ thương lượng với nhau về tập các tham sọ sẽ sử dụng trong giai đoạn sau. - Truyền dữ liệu : dữ liệu được truyền với các cơ chế kiểm soát và quản lý kèm theo (kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu, cắt/hợp dữ liệu...) để tăng cưòng độ tin cậỵ và hiệu quả của việc truyền dữ liệu. - Hủy bỏ liên kết dữ liệu (logic) : giải phóng các tài nguyên hệ thống đã cấp phát cho liên kết để dùng cho các liên kết khác. Vói phương thức không liên kết, không cần thiết lập liên kết logic, mỗi đơn vị dữ liệu được truyền là độc lập với các đơn vị dữ liệu trưốc hoặc sau nó. Ở phương thức này, chỉ có duy nhất một giai đoạn truyền dữ liệu. Như vậy, phương thức có liên kết cho phép truyền dữ liệu tin cậy do được kiểm soát và quản lý chặt chẽ nhưng việc cài đặt nó lại khá phức tạp. Ngược lại, phương thức không liên kết cho phép các PDU được truyền đi theo nhiều đưòng khác nhau tởi đích, thích nghi được với sự thay đổi trạng thái của mạng; song lại gặp khó khăn khi tập hợp lại các PDU để chuyển tới ngưòi sử dụng. Việc lựa chọn phương thức hoạt động cho mỗi tầng phụ thuộc vào yêu cầu tổng hợp : chất lượng, hiệu quả, độ tin cậy... của việc truyền thông. Về nguyên tắc, 2 tầng kể nhau không nhất thiết phải sử dụng chung một phương thức hoạt động mà có thể dùng 2 phương thức khác nhau. n - MÔ HÌNH 802 IEEE (institate of Electrical and Electronic Enginners - viện các kỹ thuật điện và điện tử) là một tổ chức lớn nhất thế giói và có ảnh hưởng rất lớn đối với việc xây dựng các chuẩn, ủy ban 802 của IEEE đã được hình thành trưổc OSI nhưng cả hai phát triển gần như cùng một lúc và cả hai cùng chia sẻ thông tin dẫn đến hai mô hình tương thích. 43 Quy cách kỹ thuật 802 định rõ cách thức card mạng truy cập và chuyển dữ liệu qua phương tiện vật lý, bao gồm kết nổi, duy trì và gỡ kết nối các thiết bị mạng. Phăn loai IEEE 802 9 IEEE 802.1. Là chuẩn đặc tả kiến trúc mạng, kết nốì giữa các mạng cục bộ. IEEE 802.2. Chuẩn này định nghĩa một tầng con u c được các giao thức phía dưới khác sử dụng. Các giao thớc tầng mạng có thể được thiết kế độc lập vói tầng vật lý của mạng và các thực thi tầng con MAL. ƯC chắp vào các gói tin một phần đầu định danh các giao thức tầng phía trên, kết hợp với khung. Phẩn đầu cũng khai báo các tiến trình là nguồn và đích của gói tin. IEEE 802.3 Chuẩn này định nghĩa các đặc tính có liên quan đến tầng con MAC của tầng kết nối dữ liệu và tầng vật lý OSĨ. IEEE 802.3 tương tự DIX Ethernet2.0 chỉ khác một ít về dạng frame. IEEE 802.3 bao gồm các đặc tả sau : • Đặc tả dịch vụ MAC • Giao thức MAC • Đặc tả giao thức phụ thuộc đường truyền. Tầng con MAC dùng dạng truy cập tranh chấp có tên CSMA/CD. Tầng vật lý định nghĩa mô tả phương pháp phát hệ thông, các tốc độ dữ liệu, vật tải và các pôtô. Vài bịến thể tầng vật lý cũng được định nghĩa. Mỗi biến thể được đặt tên theo một quy ước nhất định tốc độ phát tín hiệu (n hay no) Mbps, chế độ dải tầng cơ sỗ (BASE) hoặc dải tần rộng (BROAD). IEEE 802.4 Chuẩn 802.4 mô tả một mạng có buýt pôtô vật lý điều khiển việc truy cập vật tải theo cơ chế thẻ bài. Chuẩn được thiết kế để thảo các nhu cầu của hệ thống tự động hóa về Gông nghiệp nhưng lại ít được phổ 44 dụng. Cả hai cấu hình dải tần cơ sở lẫn dải tần rộng (dùng cáp đồng trục 75 Ohm) đều sẵn có. IEEE 802.5 Chuẩn 802.5 xuất xứ từ mạng TokenRing của IBM, sử dụng tôpô logic vòng khâu và cơ chế điểu khiển truy cập vật tải gốc thẻ bàí. Tốc độ dữ liệu 1,4 và 14 Mbps đã được định nghĩa. Chuẩn IEEE 802.5 không mô tả hệ đấu cáp. Hầu hết các thực thi đều dựa trên hệ cáp IBM, sỏ dụng cáp xoắn cặp được đấu dây theo hình sao vật lý. IEEE 802.6 Chuẩn IEEE 802.6 mô tả chuẩn MAN tên DQDB (Dìstrìbuted Queue Dual Bus = buýt đôi có hàng đợi phân phối). Không chỉ là một công nghệ mang dữ liệu, tiếng và video. Mạng dựa trên cáp quang theo cấu hình tôpô buýt đôi. Lượng lưu thông trên mỗi buýt là một chiều. Khi hoạt động theo từng cặp, hai buýt cung cấp một cấu hình dung lỗi. Băng thông được phân bổ bỏi khe thời gian, và các chế độ đồng bộ và dị bộ đều được hỗ trợ. IEEE 802.9 Chuẩn IEEE802.9 hỗ trợ một kênh dị bộ 10 Mbps, cùng với 96 kênh 64 Kbps (tổng băng thông 6 Mbps) có thể chuyên trách các luồng dữ liệu cụ thể. Tổng băng thông là 16 Mbps. Chuẩn này có tên gọi là Ethernet đồng thời (isoEnet) và được thiết kế cho các cơ sỏ lượng lưu thông gián đoạn và quan trọng về thòi gian. IEEE 802.11 là một chuẩn cho các LAN vô tuyến, hiện cỊang phát triển. Một phương pháp CSMA/CD đã được chứng nhận, ụhưng chuẩn chung cuộc vẫn đang chờ giải quyết. IEEE 802.12 Chuẩn IEEE 802.12 dựa trên một đề nghị 100 Mbps của các hãng AT & T, IBM và HewlettPackard. Được gọi là 100 VGnyLAN, mạng này dựa trên một tôpô đấu dây hình sao và một phương pháp truy cập gốc tranh chấp qua các thiết bị phát tín hiệu cho các ố cái đấu dây về một nhu cầu truyền dữ liệu! Các thiết bị chỉ có thể truyền khi các ổ cái giao giấy phép. Chủ trương của chuẩn này là cung cấp một mạng cao tốc có thể hoạt'động trong môi trường hỗn hợp Ethernet và Token Ring bằng cách hỗ trỢ cả hai kiểu khung. ffl - CÁC GIAO THỨC KHÁC 1. Ethernet Thoạt đầu các Ethernet được phát triển bởi các hăng Xerox, Digital và Intel vào đầu những năm 1970. Ethernet còn được gọi là một tôpô hình cây tỏa nhánh (Spanning tree topology) bởi các mạng mồ rộng bằng cách vẽ nhánh theo các cấu trúc hình cây không cho phép có các đưòng truyền đôí giữa các mắt. Hiện nay các Ethernet là các kiến trúc mạng phô’ biến nhất : kiến trúc dải gốc (baseband architecture) này cấu trúc hình bus, thưòng truyền ỏ tốc độ 10 Mbps và dựa vào CSMA/CD để điều chỉnh lưu thông trên đường cáp chính. Môi trường Ethernet mang tính thụ động có nghĩa nó lấy năng lượng từ máy tính vì vậy sẽ không bị ngừng hoạt động trừ khi phương tiện nốĩ bị cắt đứt hoặc bị kết thúc không đúng cách. Thuật ngữ Ethernet thưòng dùng để chỉ Ethernet ban đầu và các chuẩn IEEE802.3 tuy nhiên, Ethernet và các chuẩn 802.3 tương đồi. khác nhau đủ để các chuẩn không tương thích theo nghĩa dạng thức gói tin. Tại tầng vật lý, Ethernet và 802.3 thường tương thích theo cáp, đầu nối và các thiết bị điện tử. 2. Apple Talk Apple talk là kiến trúc của mạng Apple và được gộp vào phần mềm hệ điểu hành Massintosh. Thoạt tiên, Apple Talk hỗ trợ các mạng có phạm vi hạn chế. Năm 1989 đã phát hành định chuẩn Apple Talk2 đã mở rộng phạm vi của Apple Talk và cho phép Apple Talk tồn tại trên các mạng có các bộ giao thức khác. 3. ARC NET Attached Resource Computer Netvvork (ARC Net) do tập đoàn Datapoint phát triển năm 1997. 46 Công nghệ ARC Net định rõ các tiệu chuẩn cho mạng bus chuyển thẻ bài dùng cáp dải rộng. ARC net sử dụng phương pháp truy nhập chuyển thẻ bài trong cấu hình star bus để chuyển dữ liệu ỏ tốc độ 2,5 Mbps và số lượng bus (lý thuyết) có thể lên tới 255. Đường truyền vật lý thưòng dùng cáp đồng trục RG-62/U hoặc cáp xoắn đôi trần (UTP). Kế vị ARC Net plus hỗ trợ tốc độ truyển dữ liệu ở 20 Mbps. 4. FDDI Fiber Distributed Data Interface (FDDI) là chuẩn cho các mạng cáp quang được ủy ban X3T9-5 của ANSI phát triển. FDDI bao gồm các tầng vật lý và tầng con MAC. Kiến trúc của nó được mô tả như sau : LCC MAC LMTPHY PMD Chuẩn FDDI bao gồm 4 đặc tả : • Đặc tả MAC bao gồm dịch vụ MAC và giao thức MAC • Đặc tả giao thức vật lý (Physical protoeol) • Đặc tả phụ thuộc đưòng truyển vật lý (Physical Medium Dependent_PMD). • Đặc tả quản trị tầng. LLC : Hỗ trỢ các dịch vụ kết nôi có cả tạo cầu nốỉ và không tạo cầu nối, được dùng bỏi các lốp giao thức cao hơn. MAC : là phần cốt lõi của chuẩn, Ĩ1Ó định nghĩa môi trường được truy xuất như thế nào, gồm có : khuôn dạng írame, kiểm soát token, đánh địa chỉ, giải thuật tính toán cho mã cyclic redundancy check (CRC) và cơ chế khắc phục lỗi, 47 PHY : là giao diện vật lý gồm một đặc tả về giao diện với tầng con MAC và nó cũng chỉ ra phương pháp mã hóa và giải mã dữ liệu số để truyền đi, gồm có : các yêu cầu về đồng hồ (xung nhịp), ranh giới frame (định đạng frame), các chức năng khác. PMD : định nghĩa và mô tả tính năng của môi trưồng truyền : liên kết sợi quang các mức năng lượng, tỉ lệ lỗi bít (BER), các thành phần quang, các bộ nối. SMT : cung cấp các chức năng điều khiển cần thiết mức trạm, sao cho một trạựi có thể làm việc một cách hợp tác trên mạng. IV - CÔNG NGHỆ YVAN CẤP CAO Khi những công nghệ để thảo luận ỏ phần trưổc không thỏa mãn được tốc độ hoặc dải thông mà một tổ chức cần, ngưòi quản trị mạng nên xem xét nhiều môi trưòng WAN cấp cao ngày càng trở nên phổ biến khi công nghệ của chúng đã hoàn thiện. 1. Giao thức X.25 X.25 là tập hợp các giao thức được hợp nhất trong mạng chuyển mạch gói. Mạng chuyển mạch gói được hình thành từ các dịch vụ chuyển mạch ban đầu được thiết lập để kết nối các máy đầu cuối (terminal) ỏ xa và hệ thống mainírame (máy chính). Một mạng chuyển mạch gói X.25 sử dụng bộ chuyển mạch (svvitch), mạch và lộ trình có sẵn nhằm cung cấp cơ chế định tuyến tốt nhất tại một thời điểm cụ thể. Vì các thành phần này (bộ chuyển mạch, mạch và lộ trình) thay đổi một cách nhanh chóng tùy thuộc vào nhu cầu và những gì có sẵn, đôi khi chúng được biểu diễn dưới dạng mây (cloud). Mây chỉ ra một hiện trạng luôn luôn thay đổi, hoặc không có một tổ hợp mạch chuẩn. Mạng X.25 trước kia thưòng sử dụng đựờng điện thoại để truyền dữ liệu. Đây là một phương tiện truyền không đáng tin cậy và tạo nhiều lỗi, do đố X25 kết hợp cơ chế kiểm lỗi ở diện rộng. Bởi vì tất cả các gói đều được kiểm lỗi và truyền lại, nên X25 dưòng như quá chậm. 48 Giao thức X.25 định nghĩa một giao diện giữa máy chủ ở chế độ đóng gói đồng bộ (hoặc thiết bị khác) và mạng truyền dữ liệu công cộng (PDN) qua một mạch đưòng thuê bao giao diện này trên thực tế là DTE/DCE. 2, Frame relay Frame relay (chuyển tiếp khung) là một công nghệ chuyển gói cấp cao, nhanh, dạng số với chiều dài gói thay đổi. Vói công nghệ này đã loại bỏ được chức năng kiểm tra và tính toán không cần thiết trong môi trưòng cáp quang an toàn và đáng tin cậy. Frame relay là một hệ thống truyền từ điểm đến điểm, sử dụng PVL (mạch ảo thưòng trực) để truyền các khung dữ liệu có độ dài khác nhau tại tầng data link. Dữ liệu truyền từ một mạng, qua đưòng truyền dạng số thuê bao, đến một bộ chuyển mạch dữ liệu vào mạng frame relay. Dữ liệu được truyềĩl qua các mạng frame relay đến đích. Mạng írame relay ngày càng trở nên phổ biến vì chúng truyền dữ liệu nhanh hơn các hệ thông chuyển mạch khác nhò thực hiện thao tác chuyển gói cơ bản. Điều này có được là do frame relay sử dụng một mạch ảo thưòng trực sao cho có thể nhận biết toàn bộ đưòng dẫn từ đầu này đến đầu kia. Các thiết bị frame relay không cần thực hiện thao tác tách và ghép gói, cũng như không cần cung cấp khả năng định lộ trình tốt nhất. Mạng írame relay cũng có thể cung cấp dải thông theo yêu cầu cho người thuê bao, và cho phép khách hàng thực hiện một cuộc truyển thuộc loại bất kỳ. Công nghệ frame relay đòi hỏi một bộ định tuyến hoặc cầu nối frame relay để truyền dữ liệu thành công trên mạng. Bộ định tuyến frame relay cần ít nhất một cổng WAN kết nối vào mạng frame relay và cổng khác nối vào mạng IiAN. 3. Chế độ truyển bất đổng bộ (ATM) Chế độ truyền bất đồng bộ (ATM - Asynchronuos transíer mode) là ứng dụng cấp cao của mạng chuyển mạch gói, cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao (155 đến 622 Mbps hoặc lớn nữa) để truyền các gói dữ liệu có kích thưốc cố định qua mạng LAN hoặc WAN dải rộng và dải gốc. Năm 4-GTCĐ-A 49 1988, CCTTT đã định nghĩa ATM như một mạng số dịch vụ tích hợp dải rộng (BISDN). Do khả năng và tỉnh linh hoạt của mình mà ATM sẽ ảnh hưởng đến quá trình truyền thông mạng trong tương lai. ATM có thể được xếp tầng dựa trên các công nghệ tầng vật lý khác như FDDI và SONE. Công nghệ ATM : ATM là phương: pháp chuyển tiếp theo ô dải rộng, truyền dữ liệu theo các ô 53 bytes thay vì truyền theo khung có chiều dài thay đổi. Các ô này chứa 48 bytes thông tin ứng dụng và 5 bytes dữ liệu đoạn đầu (header) của ATM. Công nghệ này truyền gói ổn định và không thay đổi. Thành phần của A TM : • Bộ định tuyến và bộ chuyển mạch nôĩ dịch vụ của các hãng truyền thông trên toàn cầu. • Các thiết bị trục chính nối kết mọi mạng LAN trong một tổ chức rộng lớn. • Bộ chuyển mạch và bộ thích ứng liên kết các máy tính để bàn với các kết nối ATM tốc độ cao nhằm chạy nhũng ứng dụng đa truyền thông. 4. Mach số dịch vụ tích hợp (ISDN) ISDN (Integrated Services Digital Network) là một nhóm các chuẩn ITU (CCTTT) được thiết kế để cung cấp các dịch vụ truyền tiếng, viđeo và dữ liệu trên các mạng điện thoại số hóa. ISDN sử dụng cơ chế dồn kênh để hỗ trợ nhiều kênh trên các mạch băng thông cao. Các kiểu kênh • Các kênh A cung cấp dịch vụ điện thoại Anolog 4- kHz • Các kênh B hỗ trợ dữ liệu số hóa 64 kbps • Các kềnh c hỗ trợ dữ liệu số” hóa 8 hoặc 16 kbps • Các kênh D (16 kbps) truyền tín hiệu và dữ liệu quản lý kết nôi. Ba tổ hợp kênh chuẩn đã đươc đỉn h nghĩa • ISDN tốc độ cơ sỏ (Basic rate) chia dải thông khả dụng của nó thành 3 kênh dữ liệu bao gồm 2 kênh B và một kênh D. 50 4-GTCĐ-B • ISDN sơ cấp (primary rate) sử dụng toàn bộ dài thông của một kết nối TI bằng cách cung cấp một kênh D, 23 kênh B hoặc 30 kênh B. • ISDN tạo lai (Hybrid) cung cấp một kênh A và một kênh c. M ạng cáp quang đồng bộ (SONET) Mạng cáp quang đồng bộ (SynchronOus Optical Network) là một trong những hệ thông lợi dụng công nghệ cáp quang, nó có thể truyền dữ liệu mỗi giây hơn một gigabit. Những mạng dựa trên công nghệ này có khả năng truyền tiếng nói, dữ liệu, video. SONET là một chuẩn truyền cáp quang do ECSA (exchange carries standards association) để ra cho ANSI và SONET cũng đã được hợp nhất vào các khuyến nghị vể hệ thông SDH của CCTTT gọi là hội Viễn thông quốc tế (ITƯ). SONET định nghĩa các mức độ truyền sóng quang và tín hiệu truyền tương đương đồng bộ (STS) cho hệ thống phân cấp truyền qua cáp quang SONET sử dụng tốc độ truyền dữ liệu STS cơ sở 41,84 Mbps. V - MÔ HÌNH TCP/IP Ta có thể minh họa lại mô hình TCP/IP cùng các ứng dụng của nó như sau : Application Presentation Session Transport Network Data Link FPT SMTP DNS SNMP Telnet Rlp TCP UDP ICMP ARPIP Ethernet To ken Bus Tocken Ring FDDI Physical Network Intertace Physical Hình 2.3. Mô hình, TCP/IP và các ứng dụng 51 l ẵ Gỉao thức IP * Giao thức IP là giao thức lớp mạng, cung cấp dịch vụ bỏ dữ liệu không kết nối (Connectionless Datagram) bên trên nhiều giao thức khác. Nhiệm vụ chính của IP là chuyển gói tin thực hiện tiến trình định địa chỉ và chọn tuyến đường, xác định nơi dữ liệu được gửi đến và thay đểi lộ trình khi có sự cô". IP cố định tuyến các góì tìn thông qua các liên mạng, bằng cách vận dụng các bảng định tuyến động được tham chiếu tại mỗi bước nhảy (hop). Mục đích cơ bản của IP là cung cấp các thuật toán cơ bản để truyền dữ liệu, Ĩ1Ó cung cấp dịch vụ truyền không kết nối. Nghĩa là nó không cần thiết lập các phiên (hay các kết nối ảo) giữa các trạm thu phát, nó cũng không đồng bộ giữa người nhận và ngưòi gửi. IP chỉ đơn giản cố gắng truyền các gói dữ liệu đi mà không đảm bảo sự ạn toàn trong chuyển giao. Các giao thức lớp trên (như TCP) có thể được dùng để cung cấp các dịch vụ chuyển giao đảm bảo. Header của IP IP sẽ thêm các thông tin điều khiển đặc dụng cho tầng IP cho các gói dữ liệu được nhận từ táng trên. IP không cần quan tâm đến dữ liệu trong gói, mà nỏ chỉ chú tâm việc thêm một số thông tin được gọi là IP header. Địa chỉ IP IP đề ra khái niệm địa chỉ mạng logic độc lập với địa chỉ mạng cơ sỏ, IP dùng một giao thức gọi là giao' thức phân giải địa chỉ - ARP (Address Resolution Protocol để thiết lập giữa các địa chỉ logic (con gọi là địa chỉ IP) với địa chỉ của các nút. Địa chỉ IP được biểu diễn bằng số 32 bit, được tách thành bốn vùng có thể biểu diễn dưới dạng thập phân, bát phần, thập lục phân hoặc nhị phân có dấu chấm để tách các vùng. Ngưòi ta chia địa chỉ IP thành 5 lớp dùng các bit đầu tiên, để định danh lốp như sau : 0 Netid Hoslís 1 0 Netid Hostis 1 1 0 Netid Hostis 1 1 1 0 Multicast 1 1 1 1 0 Resered 52 Sở dĩ phải dùng các kiểu địa chỉ khác nhau là để đánh địa chỉ cần thiết cho những mạng có kích thước khác nhau. Bảng sau sẽ trình bày sô" lượng mạng và số node ứng với mỗi lớp địa c h ỉ: Lớp địa chỉ Số lượng mạng Số lượng nút A 127 16.777.214 B 16.383 65.534 c 2.097.151 254 Trong nhiều trường hợp, một mạng có thể được phân chia thành nhiều mạng con (subnet), lúc đó có thể đưa thêm các vùng Subnet ID để định danh thêm các mạng con việc phân chia mạng con là một cách cho phép chia một mạng thành nhiều mạng nhỏ sử dụng cùng một số hiệu mạng mà phần còn lại của mạng được kết nối không biết những thay đổi bên trong mạng. Mặt nạ mạng con chia vùng Hostid thành địa chỉ mạng con và địa chỉ máy chủ. Mặt nạ mạng con là một sô' 32 bit, mà giá trị của nó tuân theo luật sau ; • Giá trị một trong mặt nạ con tương ứng với vị trí của Netid và sô" mạng con trong địa chỉ IP. • Giá trị 0 trong mặt nạ COỊ1 tương ứng với máy chủ trong địa chỉ IP. Hoạt động của giao thức IP Nếu địa chỉ đích của Datagram không nằm trên cùng mảng với máy chủ nguồn thì giao thức IP trong máy chủ hướng Datagram đến một Router nội bộ. Nếu router không nối đến mạng đích, Datagram phải được gửi đến một router khác cứ thế cho đến khi tói được mạng đích. Việc quy định truyền theo đường truyền nào của router dựa trên mạng định tuyến (routing table). Những thứ router có thể phát hiện : • Một mạng mới đã thêm vào liên mạng • Đường dẫn tới trạm đích đã bị hỏng. 53 Các bước được thực hiện bởi một thực thể IP như sau : Đốỉ với thực thể IP trạm nguồn, khi nhận được lệnh senđ từ tầng . trên nó thực hiện các bưóc sau : Tạo một IP Datagram dựa trên các tham sô" lệnh send : • Tính checksum và ghép vào phần header của datagram • Ra quyết định chọn đưòng • Chuyển Datagram xuổhg dưới. Đối với các Gatvvay, khi nhận được Datagram quá cảnh nó thực hiện các động tác sau : • Tính checksum, nếu không đúng thì loại bỏ Datagram • Giảm giá trị TTL, nếu đã hết thì loại bỏ datagram • Ra quyết định chọn đường • Phân loại datagram nếu cần • Kiến tạo lại phần IP Header bao gồm giá trị mới của trưòng TTL. Cuối cùng thì tói trạm đích, nó sẽ thực hiện các công việc sau : • Tính checksum, nếu không đúng thì loại bỏ đatagram • Tập hợp các đoạn của datagram • Chuyển dữ liệu và các tham số điều khiển lên tầng trên. Tóm lại : • Do datagram không sửa lỗi, đơn giản nên hiệu suất đường truyền cao • Vì datagram IP cung cấp địch vụ giao nhận gói dữ liệu không tin cậy nên cần có giao thức riêng (ICMP) để hỗ trỢ. 2. Giao thức UDP và TCP Trong bộ giao thức TGP/IP có hai giao thức thông dụng nhất cho tầng Transport là UDP và TCP Giao thức bó dữ liêu người tiêu dùng UDP (User datagram protocol) UDP là một dịch vụ không kết nối không tin cậy, nghĩa là nó có thể truyền dữ liệu mà không đòi hỏi thiết lập một mạch đữ liệu, nó cũng không có cơ chế báo nhận không sắp xếp thứ tự các gói gửi đến. Do vậy nó có thể làm mất hoặc trùng lặp dữ liệu mà không báo lỗi nào cho bên gửi. Mỗi đơn vị UDP được cung cấp địa chỉ IP nguồn và đích cùng với số cổng nhận dạng các tiến trình mức ứng dụng liên quan đến việc trao đổi dữ liệu. Phần header của UDP rất đơn giản và sẽ có dạng như sau : Soưrce port Destination port Message length Checksume DATA UDP có phần header nhỏ hớn TCP, độ tin cậy nhỏ hơn TCP do nó chỉ có một Checksum để kiểm tra dữ liệu, các chức năng' cũng ít phức tạp hơn'do đó nó hoạt động nhanh và linh hoạt hơn TCP. Vì thế nó rất thích hợp cho các ứng dụng được truyền có tính chất quảng bá hay những ứng dụng trong các mạng có độ tin cậy cao như mạng LAN. UDP là giao thức vận chuyển cho vài ứng dụng phổ biến như Network File System (NFS), Simple Management Protocol (SMP), Domain Name System (DNS). UDP cũng được sử dụng trong IP Tuneling để truyền dữ liệu ứng đụng phi TCP/IP trên một mạng TCP/IP. Trong thực tế khi đi qua các mạng, 99% các bản tin UDP được giao nhận. Giao thức điều kh iển truyền dữ liệu TCP (transm isstion control protocol) TCP lả giao thức kết nối kiểu liên kết và đáng tin cậy cho phép các máy chủ hoạt động song công. Nghĩa là phải cung cấp một kết nối logic (tương tự cốc mạch điện thoại) giữa hai thực thể trước khi trao đổi dữ liệu với nhau, khi mạch ảo này được thiết lập thì dữ liệu có thổ được truyền một cách đồng thòi. Kết nối được duy trì trong thòi gian truyền 55 dữ liệuẾ TCP dùng cơ chế báo nhận và các số tuần tự để duy trĩ phiên truyền dữ liệu. Số tuần tự để xác định thứ tự của gói dữ liệu nhằm nhận ra gói bị thất lạc hay trùng lặp. TCP là giao thức tuần tự hướng byte, nghĩa là TCP truyền gói đữ liệu (nhiều byte) và gán cho mỗi gói một sồí tuần tự. ’ r TCP cung cấp cơ chế gán và quản lý các số liệu cổng (post numher) để định danh duy nhất cho các ứng đụrig chạy trên một trạm của mạng. Một cổng kết hợp với một địa chỉ IP tạo thành một Socket duy nhất trong liên mạng, các liên kết ảo chính là liên kết giữa các Socket. Header của TCP sẽ có dạng như sau : Source Post Destination Port Sequence Number Acknovviedgement Number Data Offset u A p R s A Reserved R c s s Y c G K H N K Checksum Options Các dịch vụ được TCP cung cấp • Thiết lập, duy trì và kết thúc kết nốì. Urget Pointer Padđing • Chuyển các gói dữ liệu một cách tin cậy qua tiến trình có báo nhận. • Dùng các gói dữ liệu tuần tự. • Có cơ chế điểu khiển lỗi. • Có khả nàng hỗ trợ nhiều kết nối đồng thdi với các tiến trình khác nhau thông qua dùng Port. • Trao đổi dữ liệu song công. 3. So sảnh mô hình OSI và mô hình TCP/IP Nếu bạn so sánh mô hình OSI và mô hình TCP/IP, bạn sẽ thấy chúng có những điểm giông và cũng có những điểm khác nhau. 56 Các điểm giống n h a u : • Cả hai đều là phân lớp. • Cả hai đều có lớp ững dụng, qua đó có nhiều dịch vụ ktiác nhau. • Cả hai có các lớp mạng và lớp vận chuyển có thể so sánh được. • Kỹ thuật chuyển mạch gói được chấp nhận. • Chuyên viên mạng cần phải biết cả hai. Các điểm khác n h a u : • TCP/IP tập hợp các lớp trình bày và lớp phiên vào trong lớp ứng dụng của nó. • TCP/IP tập hợp lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu trong OSI thành một lớp. • TCP/IP biểu hiện đơn giản vi có ít lốp hơn. • Các giao thức TCP/IP là chuẩn cơ sỏ cho Internet phát triển, như vậy mô hình TCP/IP chiếm được niềm tin chỉ vì các giao thức của nó. Ngược lại, các mạng thông thưòng không được xây dựng dựa trên giao thức OSI, ngay cả khi mô hình OSI được dùng như một hướng dẫn. Nói cách khác nó là một văn phạm nghèQ và có thiếu sót. 4. Sử dụng OSI và TCP/IP trong chương trinh Mặc dù các giao thức của TCP/IP là các tiêu chuẩn làm nền cho Internet phát triển, nhưng trong chương trình này sẽ dùng mô hình OSI vì các lý do sau : • Nó là chuẩn độc lập vâi giao thửc, tổng quát và phổ biến. • Nó chứa nhiều chi tiết hơn, làm cho nó hữu ích trong học tập. • Nó chứa nhiều chi tiết hơn, có thể hữu ích trong công tác sửa chữa. Nhiều chuyên viên mạng có qụan điểm khác nhau về việc nên sử dụng mô hình nào. v ề phần bạn nên cô” gắng quen thuộc với cả hai. Bạn có thể dùng mô hình OSI như là một kính hiển vi trong khi phân tích các mạng, nhưng bạn cũng sẽ đùng các giao thức TCP/IP trong suốt chương trình. Ghi nhớ rằng có một khác biệt giữa một mô hình (đó là các 57 lớp, các giao tiếp, và các đặc tả giao thức) và một giao thức thực sự đang được dùng trong lập mạng. Bạn sẽ dùng mô hình OSI nhưng lại là các giao thức TCP/IP. [ Application FTP, TFTP, HTTP, SMTP, DNS, TELNET [ Presentation Very little fo cus Session Transport Netvvork Data Link Physìcal TCP (the Internet) IP.{the Internet) Ethernet (Common LAN tedinology) H ình 2.4 Bạn sẽ tập trung vào TCP như là một giao thức của lớp 4, IP như là một giao thức của lớp 3, và Ethernet như một giao thức lớp 2 và các kỹ thuật trên Iổp 1. Sơ đồ trong hình 2.3 cho biết trong phần sau của chương trình bạn sẽ kiểm tra một kỷ thuật lớp vật lý và lốp liên kết dữ liệu đặc biệt từ nhiều lựa chọn có sẵn-Ethernet. Câu hỏi ôn tập 1. Vai trò của cáctầng trong mồ hình OSI ? 2. Nêu ý nghĩa và nguyên lý hoạt động của ARP (Address Rosolution Protocol). 3. Phân biệt các chuẩn trong mô hình 802. 4. Trình bày khái niệm về các kiểu IP address Classes. 5. Các úng dụng của giao thức UDP và TCP. 6. Sự khác nhau giữa mô hình OSI và TCP/IP ? 58 p h ư ơ n g I ĩl MẠNG CỤC BỘ (LAN) I - CÔNG NGHỆ LAN c ơ BẢN 1. Giới thỉêu chung Thuật ngũ LAN đầu tiên được xuất hiện trên một bài báo của ông Clark đăng trên tạp chí IEEE của Mỹ năm 1978. Mạng LAN ngày nay đã trỏ thành một thành phần không thể thiếu của hầu như bất kỳ một tổ chức nào. Mạng LAN nối các máy tính với nhau và cho phép người sử dụng ; • Liên lạc với nhau • Chia sẻ thông tin • Chia sẻ tài nguyên. Thiết bị đẩu cuối Thiết bị xử lý tệp Cổng giaa tiếp H ình 3.1. Cấu kình LAN tiêu biểu 59 Mạng cục bộ (LAN) là mạng sử dụng những đữờng truỳền tốc độ cao để nối các thiết bị đặt tại các khu nhỏ, ví dụ như văn phòng công ty, trtíờng đại học, phòng thí nghiệm hay nhà máy. Mạng này kết nối các thiết bị như máy vi tính, thiết bị đầu cuối., thiết bị xử lý tệp và máy in vói nhau được nối với nhau thành mạng theo các topology (sơ đồ hình học) khác nhau, với các cấu trúc khác nhau và sử dụng các thủ tục truyền thông khác nhau. Mạng LAN là một nhân tô' thiết yếu để thực hiện các liên kết các bộ phận của một tổ chức, mỏ rộng nhu cầu của người tiêu dùng, và có tác dụng như một sự chống lại các thông tin độc quyền và do vậy ngày càng có tầm quan trọng trong chiến lược. Một mạng LAN phải có khả năng nốì các máy tính có công suất tính toán khác nhau, chạy trên các hệ điều hành khác nhau và với các thủ tục truyền thông khác nhau. Chương trình ứng đụng chạy trên máy tính, cùng với công suất tính toán của nó, sẽ xác định dải thông (bandwith) cần thiết mà mạng LAN phải đảm bảo để người sử dụng cảm thấy là,mạng phản ứng đủ nhanh. 2. Vai trồ tương lai của LAN Nhiệm vụ của ngưòi quản lý mạng là phải thiết kế mạng thỏa mãn được năm yêu cầu, nhất là yêu cầu thứ năm khi mà mạng cài đặt đã có giá thành lớn : • Hiệu năng • Mỗ rộng được (Scalabilìty) • Quản lý đơn giản (Management Simplicity) • Chi phí chấp nhận được (Aíĩorđability) • Nâng cấp được (Migration path). 3. Sự thành công của LAN Sỗ dĩ LAN lại thành công như vậy là vì : • Mềm dẻo • Dễ cài đặt 60 • Bền vững • Các chuẩn LAN được chấp nhận rộng rãi làm cho người sử dụng không bị lệ thuộc nhà cung cấp thiết bị • Tỷ số giá/ ngưòi sử dụng thấp • Khả năng quản lý. n - CÁP DÙNG CHO MẠNG LAN l ể Giới thỉêu chung Mục đích lắp đặt cáp là đảm bảo dung lượng (tốc độ) cần thiết cho các nhu cầu truyền thông trong mạng. PC có thể thay đổi, thủ tục LAN cố thể thay đổi nhưng vì hệ thống cáp là rất đắt do vậy mà không được thay đổi thưòng xuyên và tốt nhất là không thay đổi. Để đạt được mục tiêu này, người quản trị mạng cần phải cân đối bốn yếu tố sau : • Tốc độ truyền lớn nhất của hệ thống cáp hiện hành, khả năng nâng cấp của nó. • Nhu cầu vể tốc độ truyền thông trong vòng 5-10 năm tới là bao nhiêu ? • Chọn trong những loại cáp đang có trong thị trường. • Chi phí để lắp đặt thêm cáp dự phòng. Một sô" vấn đề trên có thể được giải quyết bỏi các chuẩn đi cáp và hệ thống cáp có cấủ trúc. Một vấn đề đặt ra nữa đó là tốc độ nào mà ngtíòi sử dụng sẽ cần trong 5 năm tâi, và tốc độ .đó cô thể đáp ứng ngay hôm nay không ? 2. Việc nối cáp Loại cáp cũng là điều quan tâm khi lắp đặt một mạng. Sau khi đã tính toán đủ điều thì giá cả cáp thưòng là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng tới quyết định xây dựng một mạng. Đó là lý do tại sao mà những mạng dùng cáp xoắn đôi không bọc ngày càng trở nên phổ biến : chúng dễ lắp đặt, cung cấp tốc độ truyền cao mà giá cả lại rẻ. 61 Để tránh phải quyết định về cáp ta có thể dùng những công nghệ không dây mới, nối kết các trậm làm việc với nhau bằng cách dùng các tín hiệu vô tuyến hoặc hồng ngoại. Nhưng giá cả không dây nhìn chung còn không thể chấp nhận đối với những mạng cô" định với số lượng trạm làm việc lớn, thật ra thì kỹ thuật không dây chỉ chiếm ưu thế khi quyết định kết nối máy xách tay vào mạng. Khi chọn một loại cáp nào đó, phải nhớ để ý đến tầm quan trọng của việc bọc cáp và tính bảo mật của nó. Việc bọc cáp giúp bảo vệ cáp khỏi bị ảnh hưỏng của can nhiễu (interference), làm cho cáp đồng trục trở nên đáng tin cậy hơn nhưng đồng thời cũng đắt tiển hdn cáp lưỡng tuyến không bọc. Cáp quang là cáp an toàn nhất vì nó không phát ra tín hiệu nào để bị kẻ lạ thu lấy, và nó cũng không cần bất cứ một sự bao bọc nào, thế nhưng giá của nó lại cao nhất. Cáp xoắn đôi không đắt tiền và có chút ít khả năng phòng chống can nhiễu, nhưng khoảng cách cho phép giữa hai mốì nối thì ngắn. Tuy nhiên cáp xoắn đôi cũng phổ biến trong những năm gần đây do có những cải cách trong kỹ thuật truyền dữ liệu làm tăng cưòng tốc độ truyền của nó lên phù hợp chuẩn Ethernet. Ethernet 10BASE-T là một chọn lựa tốt cho mạng cục bộ, nhưng nó đòi hỏi những hộp tập trung cáp tương đối đắt tiền. Hệ thông cáp được chia thành ba nhóm chính để nối hầu hết mạng : • Cáp đồng trục (coaxial) • Cốp xoắn đôi (twisted - pair) • Cáp xoắn đôi trần (unshielded twisteđ-pair) • Cáp xoắn đôi có vỏ bọc (shieldeđ twisted-pair) • Cáp sợi quang (íĩber-optical). 2ễí ễ Cáp đồng írạc Cáp đồng trục là một kỹ thuật được ứng dụng rộng rãi, nó tương đôì rẻ tiền, nhẹ, mềm và dễ kéo dây. Cáp đồng trục phổ biến đến mức nó trở thành phương tiện lắp đặt an toàn và dễ chấp nhận. Cáp đồng trục bao gồm một vật dẫn hình trụ rỗng bao quanh một dây dẫn đơn bên trong, chứng tạo thàrih hai phần tử dẫn điện. Một 62 trong các phần tử này được đặt chính giữa cáp là một dây đồng. Bao quanh dây đồng trung tâm này là một lớp cách điện dẻo. Bên ngoài lớp cách điện này là một lưổi đồng bện hay lá kim loại đóng vai trò là sdi dẫn thứ hai trong mạch, đồng thòi là lớp bảo vệ cho dây dẫn bên trong, bao phủ bảo vệ này là vỏ cáp. Có ba loại cáp đồng trục căn bản dùng cho các LAN và TV (tính theo trỏ kháng của nố) : 50, 75, 93 Ohm. Khi chọn cáp đồng trục (để mở rộng mạng chẳng hạn), bạn nên chọn đúng loại, v ề tính chất của chất lượng truyền trong cáp, người ta chia cáp đồng trục dành cho bãng thông gốc (baseband) và cáp đồng trục dành cho băng thông rộng (broađband). Cáp đồng trục có các tính chất sau đây ; • Bị ảnh hưởng của can nhiễu bên ngoài và được bọc để làm giảm ảnh hưởng đó. • Khi khoảng cách các mạng lớn, nó có tác dụng như một an-ten, thu lấy các tạp âm và can nhiễu từ các xè cộ, đài truyền thanh, và các nguồn điện khác. Nhũng tác động nằy có thể làm méo tín hiệu mà cáp chuyên chỏ bên trong. • Có một sô" vấn để với việc nối đất (grounding) • Phát ra những tín hiệu có thể bị kẻ lạ thu lấy. 2.2, Cáp sợi quang Cáp sợi quang có nhiều kích cõ khác nhau và chúng chuyển tải ánh sáng chúng không phải điện. Vì thế nó có được sự miễn nhiễm đối với can nhiễu điện từ và người ta có thể mở rộng khoảng cách giữa các nút mạng. Nó cũng an toàn hdn những loại cáp khác vì dữ liệu được chuyển tải bên trong nó không thể bị rút trích ra bằng cách thu lấy sóng điện từ phát ra từ dòng điện chạy bên trong nó như đối với các loại cáp điện. Cáp sợi quang loại dày thực sự có thể làm giảm khoảng cách của mạng một cách hữu hiệu nhờ góc phản xạ ánh sáng bên trong cáp. Các tính chất của cáp sợi quang : • Thường được dùng kết hợp với những loại cáp khốc như là một đưòng nối kiểu xương sống giữa các server và các LAN. 63 • Có ưu thế lớn vể chiểu dài cáp và tốc độ truyền nhanh hơn hẳn các loại cáp khác. • Không phát ra tín hiệu, vì thế có thể dùng trong các lĩnh vực đòi hỏi tính bảo mật cao, như quốc phòng chẳng hạn. • Không bị ảnh hưởng bởi tạp nhiễu bên ngoài. 2.3. Cáp xoắn đôi Cáp xoắn đôi có những tính chất cơ bản sau : • Nó là hệ thông cáp tinh tế nhất. • Trong một số trường hợp, có thể dùng những đường cáp điện thoại có sẵn. • Có chiều dài hạn chế, nhưng điều đó có thể khắc phục bằng cách dùng cáp đồng trục hoặc cáp quang theo kiểu xương sống khi cần nối những mạng có khoảng cách lốn. • Có thể bị can nhiễu bởi các tín hiệu ngoài. Có hai loại cáp xoắn đôi : • Cáp xoắn STP Cáp STP kết hợp các kỹ thuật shielding, cancellation, và xoắn dây. Mỗi đôi dây được gói trong lá kim loại. STP thưòng là loại cáp 150 Ohm. Theo đặc tả cho lắp đặt mạng Ethernet, STP giảm các tạp âm điện từ bên trong cáp (từng đôi kể hai crostalk) và cả bên ngoài cáp (EIM và RFI). Cáp STP chia sẻ những ưu và khuyết điểm với cáp UTP. Cáp STP mặc dù cố gắng chống lại tất cả các tạp âm bên ngoài tốt hơn nhưng lại đắt tiền và khó lắp đặt hơn cáp UTP. • Cáp UTP Cáp UTP là một môi trưòng có 4 đôi dây được dùng trong nhiều mạng khác nhau. Mỗi dây đồng trong 8 dây của cáp UTP được bọc một lốp cách điện. Ngoài ra mỗi đôi dây được xoắn lại với nhau và số lần xoắn trong các đôi dầy là khác nhau để giảm xuyên âm giữa các đôi dây trong cáp UTP. 64 Khi được dùng như một môi trưòng lập mạng, cáp UTP có bốn đôi dây đồng cỡ 22 hay 24 và có trở kháng 100 Ohm. Đây là một điểm khác biệt so với các loại cáp xoắn khác được dùng cho dây điện thoại. UTP có đưòng kính xấp xỉ 0,43 cm, kích thước nhỏ này rất tiện trong việc lắp đặt. Cáp UTP có nhiều ưu điểm, nó dễ lắp đặt và lại rẻ tiền hơn trên từng mét so vối các loại cáp LÂN nào khâc. Vì vậy UTP có thể được dùng với hầu hết các kiến trúc mạng' nó tiếp tục được sử dụng rộng rãi ngày càng nhiều. 3. Bô tập trung nấi cáp (Hub) Những hộp nối dây điện thoại có thể cung cấp một chỗ dể những loại sơ đồ cáp khác nhau có thể gặp nhau. Còn những hệ quản lý cáp từ những nhà chế tạo khác nhau thì dùng những hộp trung tâm nối cáp (wiring hub), các hộp này thường có bộ xử lý và bus cắm card riêng của nó để cung cấp được nhiều khả năng nối mạng khác nhau. Một hộp trung tầm nối cáp tiêu biểu có thể chứa được những card để nối được những sơ đồ mạng Ethernet hình sao (10BASE-T), Tocken Ring hình sao và những đoạn cáp quang để bể sung thêm khả năng bắt cầu nối, thông đường và liên lạc từ xa. 4. Hệ thống cáp có cấu trúc Sỏ dĩ ta có thể đi cáp một cách có cấu trúc là nhờ có các Hub, chúng cho phép mọi topology logic đều có thể thực hiện được thông qua cấu hình vật lí hình sao. Hệ thống cáp có cấu trúc đảm bảo : ■ Độ tin cậy • Khả năng sử dụng lại Hệ thống cáp có cấu trúc là hệ thống cáp đa mục đích, được thiết kê để hỗ trợ ít nhất là thoại và truyền dữ liệu. Hệ thống cáp có cấu trúc được chia thành : • Cáp trên từng tầng nhà (chiều ngang) • Cáp backbone nối các tầng nhà (chiều đớng) • Cáp campus nối các tòa nhà 5-GTCĐ-A 65 4.1. Cáp chiều ngang Cáp chiều ngang nối các ổ cắm mạng trên cùng một tầng nhà. Nếu có thể thì các ổ cắm được lắp đặt trên toàn tầng nhà để đảm bảo cho những mỗ rộng trong tương lai, đó là việc đi cáp trên tầng nhà. Cáp chiều ngang được dẫn đến một bộ'phổi cáp, tại đây cũng có bảng đấu dây và hub. Cáp chiểu ngang là. loại 4 đôi Cat 5 UTP hoặc là FTP. Một sô' cơ quan đi cáp kép gồm cáp Cat 3 UTP cho thoại và Cat 5 UTP cho dữ liệu. Theo chuẩn TIA/EIA - 568 - A chiểu dài tối đa của cáp sợi ngang là 90 m. Đây là điều thực tế đối với tất cả các loại cáp Cat 5 được chấp nhận. Chuẩn cũng quy định các patch cord và các jumper đấu chéo được dùng trong cáp ngang không được vượt quá 10 m. 4.2. Cáp backbone Các tầng được nôì với nhau bỗi riser hoặc cáp backbone. Cáp backbone có cực đại 100 đôi cáp Cat 5 UTP, FTP hoặc cáp quang. Cáp backbone và cáp ngang được nốì. .bởi bảng đấu dây và cáp đấu chéo. Cáp đấu chéo là loại cáp Cat 5 UTP. 5. Các chuấn TLA/EIA Chuẩn TIA/EIA có ảnh hưỏng lớn đến các chuẩn về môi trường lập mạng. Đặc biệt, TIA/EIA-568-A và TIA/EIA-569-A đã và đang tiếp tục là các chuẩn và được dùng rộng rãi nhất cho phẩm chất kỹ thuật trong môi trường lập mạng. Các chuẩn TIA/EIA quy định các yêu cầu tối thiểu cho các môi trường nhiều chủng loại sản phẩm và có nguồn gốc từ nhiều nhà cung cấp. Chúng cho phép hoạch định và cài đặt các hệ thống LAN mà không bị ràng buộc phải dùng nhiều thiết bị đặc biệt, do đó đem đến cho người thiết kế sự tự đo sáng tạo ra các tùy chọn để cải tiến và mở rộng. Các chuẩn TIA/EIA liên quan đến 6 phần tử trong quá trình lắp đặt cáp cho mạng LAN. Bao gồm : • Cáp ngang 66 S-GTCĐ-B • Cáp tủ dây viễn thông • Cáp đường trục (backbone) • Các phòng thiết bị • Các vùng công tác. TIA/EIA chứa các đặc tả kiểm soát phẩm chất cáp. Nó quy định chạy hai loại cáp đến mỗi ổ cắm, một cho tiếng nói và một cho dữ liệu. Trong hai loại này loại dùng cho tiếng nói phải là cáp UTP 4. Chuẩn TIA/EIA chỉ định 5 loại cốp đặc biệt. Các loại này gồm có : Cáp loại 1 (CAT 1), loại 2 (CAT 2), loại 3 (CAT 3) loại 4 (CAT 4), loại 5 (CAT 5). Trong đó, chỉ có cáp loại CAT 3, CAT 4, CAT 5 được chấp nhận cho LAN. Trong ba loại này thì CAT 5 được đề nghị và triển khai nhiều nhất trong việc lắp đặt mạng hiện nay. Môi trưòng mạng được chấp nhận thuộc các loại này là : • Cáp STP • Cáp UTP • Cáp quang • Cáp đồng trục Đối với cáp STP, chuẩn TIA/EIA-568-A yêu cầu 4 đôi cáp 150 Ohm. Đối với cáp UTP chuẩn này yêu cầu bốn đôi cáp 100 Ohm. Đối vỏi cáp quang, chuẩn yêu cầu sợi đa mode 62,5/125. Mặc dù cáp đồng trục 50 Ohm được chấp nhận cho môi trường lập mạng này, nhưng nó không được khuyến khích lắp đặt mới. Đối với thành phần cáp ngang, TIA/EIA-568-A yêu cầu hai ổ cắm hay đấu nối tại mỗi vùng công tác. Các ổ cắm viễn thông được hỗ trợ bởi hai cáp. Cáp thứ nhất là CAT 3 100 Ohm bốn đôi hay cáp UTP cấp cao hơn cùng vối bộ nối phù hợp của nó. Loại thứ hai ỉà một trong những loại sau : • Cáp ƯTP bốn đôi 100 Ohm và đấu nối phù hợp • Cáp STP 150 Ohm và đấu nối phù hợp • Cáp đồng trục và đấu nối phù hợp 67 • Cáp quang 62,5/125 hai sợi và đấu nôì phù hợp. Theo TIA/EIA-568-A chiều dài tối đa của cáp sợi ngang là 90m. Đây là điều thực tế đối với tất cả các loại cáp CAT 5 được chấp nhận. Và đặc tả nữa dành cho cáp ngang là yêu cầu tất cả các công việc tiếp đất và xây ghép phải tuân theo TIA/EIA 607 cũng như bất kỳ mã ứng dụng nào khác. 6. Các yếu tố khác cần quan tâm Dễ lắp đặt là vấn đề cần quan tâm khi quyết định mua cáp. Dĩ nhiên là dùng mặng không dây hoặc cáp điện thoại sẵn có thì không cần quan tâm đến việc lắp đặt, nhưng nếu bạn cần lắp đặt cáp mới thì sẽ có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quyết định của bạn. Những yếu tố đó có thể được liệt kê như sau : Khoảng cách đến mỗi trạm làm việc trong mạng của bạn sẽ ảnh hưông đến loại cáp mà bạn chọn và chất lượng cáp mà bạn cần. Những hạn chế về quy tắc nối cáp có thể làm cho cáp xoắn đôi được ưa thích hơn cáp đồng trục. Các tín hiệu trên màn có thể sinh ra những bức xạ hài, và nhũng bức xạ này có thể bị bất cứ người nào thu lấy, kể cả gián điệp. Cáp đồng trục làm giảm sự phát xạ này và phù hợp quy định của chính phủ về nhiễu tác động lên các thiết bị khác. Như đã nói trước đây, cáp xoắn tương đối không đắt tiền và thưòng lắp đật sẵn ở văn phòng. Các mạng dây như vậy thường đi ngầm trong tưòng, có đầu mổì ở một hộp đấu dây điện thoại (punchdown block) gắn trên tưòng, từ đây nó sẽ nôi đến các bảng cắm (faceplate) để nối máy tính hay dây điện thoại. Bạn nối một aỢi cáp. từ hộp trung tâm cáp của mạng đến một đoạn nốỉ (wiring lead) của hộp đấu dây, rồi từ đầu kia của đoạn nối dẫn đến một trạm làm việc. Loại cáp điện thoại dùng cho mạng máy tính phải có haỉ chỗ xoắn trên một feet chiều dài, loại dây có cỡ (gauge) 24 hoặc 26. Nếu bạn muốn dùng cáp xoắn đôi, hãy tìm loại cáp IBM type 3 hoặc tương đương, nó có kháng danh định là 100 đến 150 Ohm và có hai hoặc ba chỗ xoắn trên một feet chiều dài. 68 Một số tổ chức đòi hỏi dịch vụ LAN liên tục, không ngắt quãng, chẳng hạn như các bệnh viện, cơ quan tài chính, quân đội... nên tạo sơ đồ cáp dự phòng. Theo kiểu sắp xếp đó, mỗi sợi cáp sơ cấp đều có một sợi cáp thứ cấp đi kèm. Những sợi cáp này thường được đặt theo những con đường khác nhau đi xuyên suốt tòa nhà. cả hai có thể hoạt động đồng thòi để cải thiện hiệu năng, và khi một sội dãy này bị trục trặc thì sợi kia sẽ đảm nhận công việc chuyển tải dữ liệu, không để liên lạc bị cắt đứt. m - CARD MẠNG (NIC) Card mạng (Network Interface Card-NIC) thưòng không phải là vấn đề quan tâm của người sử dụng mạng, và cũng như của người quản trị mạng. Bởi lẽ chúng được mua từ nhiều hãng cung cấp khác nhau bằng cách đơn giản là tra catalogue để chọn loại có tham số phù hợp. Đã có một sô" hãng bán PC cùng vâi card mạng cài đặt sẵn, nhưng vì có quá nhiều thủ tục mạng khác nhau, nên vói một card mạng cố định nào đấy thì khó mà đáp ứng được mọi nhu cầu khác nhau. Các NIC phải dùng được trên các máy loại AT có khe cắm bus ISA (Industry Standar Architecture) 8-bit hoặc 16-bit. Loại card 16-bit cho hiệu năng làm việc cao hơn nhưng cũng đắt tiền hơn. Các NIC cũng có thể được dùng trên các máy dùng bus MCA như họ máy IBM PS/2. Hãy dùng mainboard hiệu nãng cao dùng bus MCA và card NIC phù hợp với chúng trên các server nếu có thể được. Máy server phải có hiệu năng cao để xử lý việc truyền tin tấp nập trên mạng và quản lý hoạt động của toàn mạng cho hữu hiệu. Bạn có thể dùng các NIC rẻ tiền, hiệu năng kém hơn trên các trạm làm việc mà không gây ra nhiều "tắc nghẽri giao thông", như trên các máy chỉ xử lý văn bản chẳng hạn. Tuy nhiên cần phải có card NIC hiệu năng cao để duy trì liên lạc tốt với server. Một NIC gắn vào trong mạch chính của máy tính và cung cấp các port cho kết nối mạng. Card này có thể được thiết kế như một card Ethernet, một card Tocken Ring hay một card FDDI. Các card mạng thông tin với mạng thông qua các kết nối nối tiếp, và với máy tính thông qua các kết nối song song. NIC là các kết nối vật lý từ máy trạm đến 69 mạng. Tất cả các card mạng đểu yêu cầu một IRQ, một địa chỉ 1/0 và các địa chỉ vùng nhớ trên cho DOS và Window 95/98. 1. Nhiêm vụ của card mang Card mạng đảm nhận trách nhiệm truyền dữ liệu từ bus dữ liệu của một node (PC, trạm làm việc, server, máy in...). Để làm được việc này, card mạng phải tương thích với bus của PC, loại cáp của LAN, vái thủ tục của mạng và với hệ điều hành mạng. Bus của PC như ISA, EISA, PCI v.v. xử lý dữ liệu với tốc độ rất cao, và có độ rộng tới 32 bit. Nhưng LAN thì xử lý dữ liệu một cách nôi tiếp. Nhiệm vụ đầu tiên của card mạng là lấy dữ liệu song song từ PC và truyền chúng nối tiếp theo từng gói. Card mạng phải có connector nối với môi trường truyền dẫn của LAN. Thường thì môi trường truyền dẫn là cáp, nhưng cũng có thể là vô tuyến hoặc tia hồng ngoại. Connector nổi cáp có thể là đồng trục, đôi dây xoắn hoặc sợi quang. Nhiệm vụ thứ ba của card mạng là thực hiện giao diện vái thủ tục của LAN tức là lấy dữ liệu của PC và chuyển nó thành từng gói phù hợp vối hệ điều hành mạng (Network Operating System - NOS) hoặc thủ tục truyền thông (ví dụ như TCP/IP). Nhiệm vụ chuyển đổi này được thực hiện bởi phần mềm Network Drive gọi tắt là phần 'mềm điều khiển. Nhiệm vụ cuối cùng của card mạng là truyền các gói dữ liệu phù hợp với thủ tục truy nhập mạng : Ethernet hoặc Tocken Ring... Một phần của nhiệm vụ này tạo khuôn dạng (format) cho gói tin, các phần khác liên quan đến tạo nhịp của gói tin và mức tín hiệu truyền trên cáp. Theo chiều ngược lại, card mạng thu dữ liệu và chuyển chúng thành dạng mà PC có thể đọc được. 2. Sư chuẩn hóa của Card mang Card mạng là sản phẩm được chuẩn hóa rất cao vì card mạng thường phải tuân theo thủ tục truy nhập của LAN, thí dụ như chuẩn IEEE 802.3 đối với Ethernet. Card mạng hỗ trợ môi trường truyền khác nhau từ cáp đồng trục đến cáp quang. 70 Card mạng với các thủ tục khác nhau thường khác nhau về giá, do đó độ phức tạp của chúng là khác nhau. Ethernet là loại đơn giản và rẻ nhất, còn ATM là phức tạp và đắt nhất. Thiết kế phần mềm điều khiển là khác nhau, nhưng hiệu năng của các NIC cạnh tranh (32 bit PCI, UTP, Ethernet, Novell Netware) là tương đương nhau. Khi chọn card mạng, cần xem xét các yếu tô' sau : 1. Loại mạng (ví dụ Ethernet, Tocken Ring, FDDI, hay khác) 2. Loại môi trường (ví dụ cáp xoắn UTP, STP, cáp đồng trục, hay cáp quang). 3. Loại hệ thông bus (ví dụ như PCI, ISA...) PC BUS TRUY (MB/S) LOẠI CÁP NETVVORK BUS WIDTH (BIT) NHẬP MẠNG TỐC ĐỘ DRIVERS LựACHỌN ISA 8/16 Ethernet 10 Đổng truc UTP EIM 16/32 Token Ring 4/16 STP, UTP MCA 16/32 Arcnet 2,5/20 Đồng trục PCI 32/64 FDDI 100 Quang PCMC IA16/32 CDDI 100 STP, FTP Ethernet 100STP, FTP Fast UTP AnyLan 100STP,FTP 100 VG UTP ATM 25/155STP, FTP UTP Netvvare Wíndows NT LAN Manager DEC Pathvvorks Vines TCP/IP UNIX Kích thuớc RAM đệm SNMP DMI Tương thích NE 2000 Hỗ trợ đa thủ iục Hình 3,2. Các tham sô'cơ bản của Card 3. Giao diên máy tính - Card mang Các nhà sản xuất khác nhau sử dụng những phương pháp khác nhau để truyền dữ liệu giữa bộ nhớ của máy tính và card mạng, mục đích là nhằm giảm tải cho CPU của PC. Các phương pháp đó có thể là : 71 • -Truy nhập bộ nhớ trực tiếp (Direct Memory Access-DMA) • • Bộ nhớ thích ứng dùng chung (Shaređ Adapter Memory) • Bộ nhó hệ thống dùng chung (Shared System Memory) • Làm chủ Bus (Bus Mastering). Trong các phương pháp trên thì Bus Mastering là hiệu quả nhất, Ngoài ra còn có hai phương pháp truyền được công nhận nữa là Novell NE2000 và SCM/Westem Digital, hai phương pháp này cũng được các nhà sản xuất khác mô phỏng. NE2000 được coi là chuẩn và trên cơ sở đó, card mạng khác được đánh giá và so sánh. • Mềm. dẻo Qua nhiều năm, các nhà sản xuất đã phát hiện ra rằng card mạng của họ phải được đảm bảo trong tương lai bằng cách cung cấp chức nàng kép, điều này làm nhẹ gánh cho người quản trị mạng. Thí dụ sổm nhất về loại card mạng này là loại hỗ trợ 8 bit và 16 bit, và loại hỗ trợ cả tốc độ 4 và 16 Mb/s theo chuẩn Tocken Ring. Đối với card mạng thồng minh thì phần mềm điều khiển thích hợp sẽ được tự động lựa chọn và cài đặt cho phù hợp với bus của PC và tốc độ mạng. • Faẹt Ethernet Card mạng Fast Ethernet cho ta sự mềm dẻo : 10 Mb/s hoặc 100 Mb/s. Vì rằng Fast Ethernet hoạt động theo những cách khác nhau tùy theo môi trưòng truyền, và chỉ có loại card mạng có khả năng tự động nhận dạng (Nway) mới có thể tự động chọn tốc độ phù hợp. Vì Fast Ethernet có tốc độ truyền cao nên loại NIC này phải đi với bus PCI. IV - TOPOLOGY MẠNG Khi chọn một loại mạng cụ thể nào đó, thì topology là vấn đề cần quan tâm. Như phần một ta đâ nói qua, các kiểu topology mạng chính là bus tuyến tính hình sao, và vòng, nhưng ngoài ra còn có những dạng kết hợp của những kiểu đó. Ví dụ : các mạng ARCNet có thể được lắp đặt như theo cả hai kiểu topology bus tuyến tính và hình sao ; các mạng Tocken Ring vế mặt vật lý thì trông như hình sao, nhưng về mặt logic 72 thì các gói dữ liệu được truyền đi trong một vòng. Sự truyền dữ liệu trên mạng Ethernet là theo kiểu phát thanh (broascard) trên một bus tuyến tính để cho mọi trạm đều "nghe" thấy tín hiệu cùng lúc. Nếu tất cả các trạm làm việc của bạn là nằm dọc theo một hàng - chẳng hạn trong một lâp học hoặc dọc hành lang của một tòà nhà văn phòng, thì nên chọn một topology tuyến tính như Ethernet dùng cáp đồng trục mỏng (thin coaxial) để đễ cài đặt. Bạn chỉ việc đơn giản "xỏ xâu" (daisy - chain) tiếp một máy này với máy kế đó, khi cần sang phòng kế thì cho cáp chui lên trần nhà rồi chui xuống bên kia. Lên đến 2000 feet đối với ARCNet, hoặc nhiều hơn đối với cáp quang H ình 3.3. Một topology pha trộn bus và sao. Nếu các trạm làm việc tỏa ra như- một chùm, mỗi trạm đặt ỏ một nơi khác nhau, như hình 3.3 minh họa trên thì một topology hình sao như Tocken Ring, ARCNet, hoặc Ethernet 10BASE-T là hữu dụng nhất. Khi đó sẽ cần những sợi cáp dài nếu kích thước của mạng lân (tức là lãng phí cáp). Ngày nay ít khi người ta dùng một topology vòng kiểu vật lý thực sự, mà thay bằng các vòng logic trong một topology mạng như là một phần của lược đồ phương pháp truy xuất và vận chuyển dữ liệu của nó. Vòng đó mô tả con đưòng logic mà một gói dữ liệu phải theo khi nó di chuyển từ trạm này sang trạm kế, cuối cùng tạo thành một vòng tròn hoàn chỉnh. Trong các mạng Token Ring, các sợi cáp tỏa nhánh ra từ một hộp trung tâm (Central hub) gọi là một hộp truy xuất đa trạm (Multistation Access Unit-MAU). Hộp MAU đó có một vòng bên trong, kết nối tất cả 73 các trạm được gắn vào mạng và phục vụ như một kiểu công tắc cho qua (bypass-switch) trong trường hợp có một trong những khúc cáp nối giũa các trạm bị đứt hoặc tháo ra. Khi một trạm làm việc mới được gắn thêm vào MAU, nó chỉ đơn giản tạo thành một sự mở rộng của vòng : các tín hiệu cáp chạy vòng ra thêm đến trạm mới nốĩ đó, rồi quay trỏ về vòng bên trong của hub trung tâm. 10BASE-T là một mạng Ethernet có topology dạng hình sao, dùng cáp xoắn đôi. Các khúc cáp đi đến các trạm làm việc được phân ra từ một bộ tập trung cáp ở trung tâm. Bộ tập trung cáp này chỉ có tác dụng phân tán các cáp đi từ một điểm trung tâm, chứ phương pháp truy xuất cáp vẫn là CSMA/CD. Các LAN dùng topology hình sao cho phép bảo vệ mạng khi có sự xảy ra đứt cáp ở đâu đó. Toàn bộ LAN sẽ không thể suy sụp luôn nếu đứt một khúc cáp dẫn đến một trạm làm việc. Nó cũng giúp dễ chẩn đoán các trục trặc về mốỉ nối bởi vì mỗi trạm làm việc có khúc cáp riêng cho nó nối với hub. Bạn chỉ cần đơn giản là đi tìm chỗ bị đứt chạy đến chỗ trạm làm việc bị mất hoạt động. Phẫn còn lại của LAN vẫn hoạt động bình thường. Topology hình sao có một vài nhược điểm : • Trước hết là bạn cần một lượng cáp rất nhiều để nối đến từng trạm làm việc • Các hub khá đắt tiền • Khi số lượng trạm làm việc khá lớn, hub (hoặc các hub) nôì cáp như vậy có thể trỏ thành những đống hỗn độn (conglomeration) những cáp là cáp rất khó quản lý về mặt phần cứng, Nhưng dù sao thì hầu hết các LAN dùng topology hình sao cũng chỉ dùng cáp xoắn đôi không đắt tiển, trong một số trường hợp thậm chí bạn có thể dùng cáp điện thoại để thay thế. Hơn nữa sẽ có lợi về mặt quản lý khi cho tất cả các đầu dây dẫn tập trung lại một chỗ, tiền cho việc chẩn đoán và kiểm tra. Các bộ tập trung của Ethernet và các MAU của Token Ring tương đốĩ đắt tiền hơn khi so sánh với các hub của ARCNet. Những bộ tập trung đòi mới có gộp cả các đặc tính chẩn đoán và kiểm tra còn. đắt tiền hơn nữa. 74 Những trục trặc trên các LAN dùng topology bus tuyến tính như Ethernet dùng cáp đồng trục 10BASE-2 khó chẩn đoán hơn. Nếu đường cáp bị đứt, gãy hoặc không tiếp xúc ở mối nối nào đó, thì tất cả các trạm làm việc đều không thể làm việc với mạng được nữa, cho đến khi bạn tìm ra và sửa chữa nó. Bạn có thể dùng thiết bị kiểm tra như máy đo phản chiếu thòi gian (time domain Teflectometer) trong cáp mạng Ethernet. Hình S.4. sau liệt kê những dạng LAN với những kiểu topology khác nhau, dùng những loại cáp khác nhau và chiều dài tối đa của những đoạn cáp trên LAN đó. Loại LAN và kiểu cáp Chiều dài tối đa của đoạn cáp Thick Ethernet (10BASE-5) 500 mét Thin Ethernet (10BASE-2) 185 mét Twisted-pair Ethernet (10BASE-T) 100 mét Fiber—ptic Cable 2 kilômét Tvvisted-paír Tocken Ring 100 mét Coaxial (star) 609 mét Coaxial (bus) 305 mét Tvvisted-pair (star) 122 mét Twisted-pair (bus) 122 mét H ình 3.4. Chiều dài đoạn cáp với những loại mạng khác nhau V -K IẾ N TRÚC MẠNG 1. Ethernet và IEEE 802.3 Hiện nay Ethernet là kiến trúc mạng phổ biến n h ấ t: thường truyền ở tốc độ lOMb/s và dùng phương pháp truy xuất CSMA/CD để điều chỉnh lưu thông trên đường cáp chính. Tất cả những hệ thống mạng phỏng theo chuẩn 802.3 đều có tốc độ truyền 10 Mb/s, ngoại trừ 1 BASE-5 truyền tốc độ lMb/s nhưng có những đoạn cáp xoắn đôi dài. 75 • 10BASE-5 : Cáp đồng trục chiều dài tổì đa 500 mét, dùng phương pháp truyền baseband (băng tần cơ sở hay băng tần gốc). • 10BASE-2 : Cáp đồng trục (RG-58 AU) với chiều dài tối đa đoạp cáp 1200 mét, sau đổi lại là 185 mét, dùng phương pháp truyền baseband. • 10 BASE-T : Cáp xoắn đôi, chiều dài tối đa 100 mét. • 1 BASE-5 : Cáp xoắn đôi với chiều dài tối đa đến 500 mét nhưng tốc độ truyền chỉ có 1 Mb/s. • lOBROAD-36 ; Cốp đồng trục (RG-59/U loại CATV) vói chiểu dài đoạn cáp lên đến 3600 mét, dùng phương pháp truyền broađband. • 10BASE-F : Dùng những đoạn cáp quang với tốc độ truyền chỉ 10 Mb/s. Topology của những mạng Ethernet 802.3 là bus tuyến tính vói phương pháp truy xuất CSMA/CD. Các trạm làm việc được nối theo kiểu xỏ xâu bằng cách dùng những đoạn cáp dài hoặc ngắn. Những đoạn cáp này tạo thành một hệ thống cáp đơn rộng lổn (gọi là trunk cable). Ngoài ra có thể dùng phiên bản cáp xoắn đôi của 802.3 (10BASE-T) để ráp một topology hình sao trong đó những khúc cáp đến mỗi trạm làm việc được tỏa ra từ một hộp tập trung cáp ở trung tâm. 1.1. Phương pháp truy xuất cáp CSMA/CD CSMA/CD, như đã biết, là từ viết tắt của Carier Sense Multiple Access with Collision Dection. Các card Ethernet gửi đi những gói hoặc khung dữ liệu lên trên cáp bằng cách truy xuất vào đưòng cáp khi nó không bị máy khác sử dụng, và phưdng pháp được dùng để giải quyết những truy xuất đồng thời vào cáp. Khi hệ thống cáp không bị bận, có thể coi hai trạm cùng muốn truy xuất nó cùng một lúc nào đó. Nếu cả hai cùng truyền tín hiệu đi thì sẽ có sự xung đột xảy ra, làm sai lệch dữ liệu. Với phương pháp CSMA/CD, một cơ chế dò tìm sẽ cảm nhận ngay sự xung đột, và cả hai trạm làm việc sẽ rút lại việc truyền tín hiệu của mình trong một thòi gian ngẫu nhiên nào đó rồi thử phát lại dữ liệu. Phưđng pháp này hoạt động tốt trừ khi "mật độ giao thông" trên mạng cao, khi đó nhiều cuộc đụng độ và nhiều phiên phát lại sẽ xảy ra, dẫn đến mất hiệu nàng làm việc. Để tránh xung đột quá nhiều, bạn có thể 76 chia một mạng ra thành hai hoặc nhiều đoạn bằng cách lắp thêm những card giao tiếp mạng bổ sung trong server dùng hệ điều hành NetWare, vì vậy tạo ra một bộ thông đường nội bộ (internal router). 1.2. Ethernet dùng cáp đổng truc dày 10BASE—5 Ethernet 10BASE—5 thường được xem như một Ethernet chuẩn bởi vì nó chính là sự thể hiện Ethernet nguyên thủy. Hình 3.5 minh họa một sơ đồ mạng Ethernet dùng cáp đồng trục dày. Mỗi trạm trén một mạng Ethernet dày được nôi. vào mạng bằng cách dùng một bộ thu phát (transceiver) và cáp thu phát. Các thành phần của một mạng Ethernet dày gồm có : • Card giao tiếp mạng 10BASE-5 : Hầu hết các card mạng Ethernet đều hỗ trợ hệ thông cáp Ethernet dày hoặc mỏng. Card phải có đầu nòi cái loại DIX để gắn đầu nôĩ cáp thu phát Ethernet dày hoặc mỏng. Card phải có đầu nối loại DIX để gắn đầu nối cáp thu phát Ethernet dày. Nếu card cho server thì nên chọn loại tốt n h ất; còn nếu card dành cho trạm làm việc, bạn có thể tiết kiệm một chút, đặc biệt khi trạm chỉ thỉnh thoảng mới truy xụất mạng. Nếu card dành cho trạm làm việc không ổ đĩa, bạn cần có một PROM khởi động từ xa (Boot ROM). 77 • Bộ chuyển tiếp hay bộ tiếp sức (repeater) : là thiết bị tùy chọn dùng để nốì hai đoạn Ethernet và để làm tăng lực cho tín hiệu liên lạc giữa chúng vói nhau. Bộ chuyển tiếp được nôi vào một bộ thu phát trên mỗi đoạn, thông qua cáp thu phát. • Bộ thu phát (transceiver) : là một hộp nối trên mạng Ethernet dày mà trạm làm việc nối kết vào. Nó cố ba đầu nối : hai cái là đầu nối Ethernet vào/ra, còn cái thứ ba được dùng để nối trạm làm việc vào bộ thu phát bằng cách dùng một sợi cáp thu phát. Các bộ thu phát được nối vào hệ cáp chính bằng một trong hai cách : hoặc là dùng phương pháp kẹp đâm xuyên qua vỏ cáp, do đó không cần phải cắt sợi cáp ra để gắn các đầu nối ; hoặc là dùng một bộ thu phát kiểu BNC có một đầu nối chữ T (T-connnector), bạn phải cắt sợi cáp ra rồi nối vào T-connector bằng những dụng cụ chuyên môn. • Cáp thụ phát (transceiver cable) : thường đi kèm với bộ thu phát, dùng để khóa chặt sợi cáp vào trong card mạng. Cáp thu phát thường mềm dẻo hơn cáp trục chính. • Đưòng cáp chính : Cáp chính dùng cho Ethernet đây là một loại cáp đồng trục 50-0hm, đường kính 0,4 inch, cứng chắc hơn cáp thu phát. Có thể mua từ các nhà cung cấp theo khối lượng lớn (bulk) hoặc theo từng cuộn cắt sẵn (precutroll). Cần có một dụng cụ tuốt vỏ và gấp dây (stripping and crimping tool) để gắn các đầu nối. • Đầu nối đực loại xê-ri N (N-series male connectors) : Những đầu nối mà được lắp đặt trên cả hai đầu của đoạn cáp khi dùng những bộ thu phát loại T-connector. Thông thưòng khi đó người ta dùng loại cáp có gắn sẵn, để tránh cho ngưòi dùng phải làm những việc thủ công mà họ không quen. • Các đầu nối thanh dài loại xê-ri N (N-series barrel connectors) : được dùng để nối hai đoạn cáp chính. ■ Bộ kết thúc loại xê-ri N (N-series terminators) : Mỗi đoạn cchính phải được kết thúc ở cả hai đầu bằng các bộ kết thúc loại xê-ri N 50 Ohm, một đầu là loại terminator có dây nốĩ đất còn đầu kia thì không. 78 Nhũng thông sô" kỹ thuật và hạn chế của mạng 10BASE-5 : • Chiều dài tối đa của mỗi đoạn cáp chính : 500 mét (1640 feet) ; • Các thu phát được nối vào đoạn cáp chính ; • Khoảng cách tối đa từ trạm làm việc tới bộ thu phát là 50 mét (164 feet) ; • Khoảng cách tối thiểu giữa hai bộ thu phát là 2,5 mét (8 feet) ; • Có thể dùng tối đa 4 bộ chuyển tiếp để nối kết 5 đoạn cáp chính, nhưng chỉ cho phép nối trạm làm việc vào 3 đoạn cáp chính đó, sô" còn lại được dùng để liên lạc tầm xa ; • Chiều dài tổng cộng của các đoạn cáp chính : 2460 mét (8200 feet); • Có thể nối tối đa 100 trạm làm việc trên toàn mạng, những bộ chuyển tiếp cũng được coi là trạm ; • Phải đặt một bộ kết thúc 50-0hm ỏ đầu mỗi đoạn mạng, và một đầu của mỗi đoạn mạng phải được nối đất. Khồng được nốí đất cả hai đầu một đoạn mạng nào cả. 1.3. Ethernet dùng cáp xoắn đôi ĨOBASE—T 10BASE-T mang lại hầu hết những lợi ích của Ethernet mà không cần phải dùng cáp đồng trực đắt tiến. Hơn nữa, có thể dùng nhũng topology hình sao hoặc hình sao phân tán để lắp đặt những chùm trạm làm việc ồ các phòng ban hoặc các khu vực khác. Phần đặc điểm kỹ thuật (speciíĩcation) của 10 BASE-T làm cho nó tương thích với những chuẩn IEE 802.3 khác, vì thế việc chuyển dữ liệu từ một Ethernet dùng cáp này sang một Ethernet dùng cáp khác rất dễ dàng. Bạn có thể giũ lại những card Ethernet có sẵn khi chuyển từ cáp đồng trục sang cáp xoắn đôi. Hơn nữa bạn có thể thêm những đoạn mạng đôi vào những đoạn mạng đồng trục đã có sẵn bằng cách dùng nhũng bộ chuyển tiếp hỗ trợ tất cả các đoạn Ethernet dùng cáp đồng trục, cáp quang lẫn cáp lưỡng tuyến xoán. Nhiều nhà sản xuất chế tạo các bộ chuyển tiếp đó như một bộ phận không thể thiếu được trong dòng các sản phẩm về Ethernet của họ. 79