CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Khái quát về mạng máy tính 1.1 Lịch sử hình thành mạng máy tính Vào giữa những năm 50, khi những thế hệ máy tính đầu tiên đƣợc đƣa vào hoạt động thực tế, chúng sử dụng đèn điện tử, có kích thƣớc rất cồng kềnh và tốn nhiều năng lƣợng. Vào thời điểm đó, việc nhập dữ liệu vào các máy tính đƣợc thông qua các tấm bìa mà ngƣời viết chƣơng trình đã đục lỗ sẵn. Sau một thời gian các thế hệ máy mới đƣợc đƣa vào hoạt động trong đó một máy tính trung tâm có thể đƣợc nối với nhiều thiết bị vào ra (I/O), qua đó nó có thể thực hiện liên tục hết chƣơng trình này đến chƣơng trình khác. Cùng với sự phát triển của những ứng dụng trên máy tính, các phƣơng pháp nâng cao khả năng giao tiếp với máy tính trung tâm cũng đã đƣợc đầu tƣ nghiên cứu rất nhiều.
Vào giữa những năm 60 một số nhà chế tạo máy tính đã nghiên cứu thành công những thiết bị truy cập từ xa tới máy tính của họ. Một trong những phƣơng pháp thâm nhập từ xa đƣợc thực hiện bằng việc cài đặt một thiết bị đầu cuối ở một vị trí cách xa trung tâm tính toán, thiết bị đầu cuối này đƣợc liên kết với trung tâm bằng việc sử dụng đƣờng dây điện thoại và với hai thiết bị xử lý tín hiệu (thƣờng gọi là Modem) gắn ở hai đầu. Việc liên kết từ xa đó có thể thực hiện qua những vùng khác nhau và đó là những dạng đầu tiên của hệ thống mạng. Vào giữa những năm 1970, các thiết bị đầu cuối sử dụng những phƣơng pháp liên kết qua đƣờng cáp nằm trong một khu vực đã đƣợc ra đời.
Với những ƣu điểm từ nâng cao tốc độ truyền dữ liệu và qua đó kết hợp đƣợc khả năng tính toán của các máy tính lại với nhau. Ðể thực hiện việc nâng cao khả năng tính toán với nhiều máy tính, các nhà sản xuất bắt đầu xây dựng các mạng phức tạp. Vào những năm 1980 các hệ thống đƣờng truyền tốc độ cao đã đƣợc thiết lập ở Bắc Mỹ và Châu Âu và từ đó cũng xuất hiện các nhà cung cấp các dịnh vụ truyền thông với những đƣờng truyền có tốc độ cao hơn nhiều lần so với đƣờng dây điện thoại. Với những chi phí thuê bao chấp nhận đƣợc, 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp cao học ngƣời ta có thể sử dụng đƣợc các đƣờng truyền này để liên kết máy tính lại với nhau và bắt đầu hình thành các mạng máy tính một cách rộng khắp.
Năm 1974 công ty IBM đã giới thiệu một loạt các thiết bị đầu cuối đƣợc chế tạo cho lĩnh vực ngân hàng và thƣơng mại, thông qua các dây cáp mạng, các thiết bị đầu cuối có thể truy cập cùng một lúc vào một máy tính dùng chung. Từ đó việc nghiên cứu khả năng sử dụng chung môi trƣờng truyền thông và các tài nguyên của các máy tính nhanh chóng đƣợc đầu tƣ. Năm 1977, công ty Datapoint Corporation đã bắt đầu bán hệ điều hành mạng của mình là "Attached Resource Computer Network" (hay gọi tắt là Arcnet) ra thị trƣờng. Mạng Arcnet cho phép liên kết các máy tính và các trạm đầu cuối lại bằng dây cáp mạng, qua đó đã trở thành hệ điều hành mạng cục bộ đầu tiên.
Từ đó đến nay đã có rất nhiều công ty đƣa ra các sản phẩm của mình, đặc biệt khi các máy tính cá nhân đƣợc sử dụng một cách rộng rãi. Khi số lƣợng máy vi tính trong một văn phòng hay cơ quan đƣợc tăng lên nhanh chóng thì việc kết nối chúng trở nên vô cùng cần thiết và sẽ mang lại nhiều hiệu quả cho ngƣời sử dụng. Ngày nay các hoạt động của con ngƣời tạo ra một lƣợng rất lớn thông tin, dẫn đến nhu cầu lƣu trữ, vận chuyển và xử lý thông tin ngày càng cao. Mạng máy tính hiện nay trở nên quá quen thuộc đối với chúng ta, trong mọi lĩnh vực nhƣ khoa học, quân sự, quốc phòng, thƣơng mại, dịch vụ, giáo dục.
ở nhiều nơi mạng đã trở thành một nhu cầu không thể thiếu đƣợc. Với nhu cầu đòi hỏi ngày càng cao của xã hội, các vấn đề kỹ thuật mạng là những mối quan tâm hàng đầu của các nhà khoa học. Ví dụ nhƣ làm thế nào để truy xuất thông tin một cách nhanh chóng và tối ƣu nhất, trong khi việc vận chuyển lƣợng thông tin quá lớn trên mạng đôi khi có thể làm tắc nghẽn mạng và gây ra mất thông tin một cách đáng tiếc. Hiện nay việc làm sao có đƣợc một hệ thống mạng chạy thật tốt, thật an toàn với lợi ích kinh tế cao đang rất đƣợc quan tâm.
Một vấn đề đặt ra có rất nhiều giải pháp về công nghệ, một giải pháp có rất nhiều yếu tố cấu thành, trong mỗi yếu tố có nhiều cách lựa chọn. Nhƣ vậy để đƣa ra một giải pháp 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp cao học hoàn chỉnh, phù hợp thì phải trải qua một quá trình phân tích, đánh giá, so sánh và chọn lọc dựa trên những ƣu điểm của từng yếu tố, từng chi tiết rất nhỏ. Ðể giải quyết một vấn đề phải dựa trên những yêu cầu đặt ra và dựa trên công nghệ để giải quyết. Nhƣng công nghệ cao nhất chƣa chắc đã là công nghệ tốt nhất, mà công nghệ tốt nhất là công nghệ phù hợp nhất.2 Kiến trúc mạng Mạng máy tính là tập hợp từ hai hay nhiều máy tính đƣợc kết nối vật lý với nhau, thông qua các thiết bị mạng và thiết bị chuyển mạch [1], có thể mô tả qua hình sau: ES ES SS SS Data links ES T SS SS C/MUX PC ES SS: switching system PC ES: end system C: concentrator MUX: multiplexer T: terminal PC: personal computer Hình 1.1 Các thành phần mạng máy tính Có thể chia các thiết bị thành các loại thiết bị sau: Thiết bị đầu cuối là các thiết bị tính toán (máy tính cá nhân, vừa và lớn), các thiết đầu cuối thông minh hoặc không thông minh làm nhiệm vụ tính toán, xử lý, trao đổi dữ liệu và giao diện ngƣời dùng.
Các thiết bị kết nối mạng, gồm các thiết bị chuyển mạch, dồn/tách kênh, các bộ tập trung. Các thiết bị chuyển mạch thực hiện việc chuyển tiếp số liệu chính xác giữa các thiết bị cuối đƣợc kết nối trong mạng. Các thiết bị dồn/tách kênh thực hiện việc kết nối nhiều thiết bị đầu cuối có tốc độ trao đổi 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp cao học dữ liệu thấp trên cùng một đƣờng truyền có dung lƣợng cao. Các bộ tập trung thực hiện kết nối các thiết bị cuối "không thông minh".
Hệ thống truyền dẫn, bao gồm hệ thống truyền dẫn có dây và không dây (vô tuyến), kết nối vật lý các thiết bị mạng với các thiết bị cuối. Số liệu của các ứng dụng đƣợc truyền dƣới dạng tín hiệu điện trên hệ thống truyền dẫn. Có các hình thức kết nối là kết nối điểm-điểm và kết nối điểm-đa điểm (kết nối quảng bá).3 Nguyên tắc tổ chức và trao đổi số liệu Để đơn giản việc trao đổi số liệu giữa các ứng dụng trong hệ thống mạng, hệ thống đƣợc phân chia thành các mức chức năng nhỏ, có phân cấp, độc lập và dựa vào nhau, có tác dụng tƣơng hỗ cho nhau. Nguyên tắc tổ chức này cho phép giảm độ phức tạp thiết kế và thực hiện hệ thống thông qua việc xác định các mức chức năng cấu thành hệ thống và giao diện giữa các mức chức năng đó mà không quy định bắt buộc phải thực hiện các chức năng đó nhƣ thế nào.
Nguyên tắc này cho phép thực hiện việc kết nối mở các hệ thống không đồng nhất, nghĩa là các hệ thống có kiến trúc phần cứng, phần mềm hệ thống và cấu trúc số liệu không giống nhau. Mô hình 7 mức ISO/OSI là mô hình kết nối mở các hệ thống tính toán đƣợc xây dựng trên nguyên tắc phân mức chức năng nhƣ vậy. Có thể định nghiã kiến trúc mạng thông tin máy tính nhƣ sau: Kiến trúc mạng thông tin máy tính là một tập hợp các mức chức năng tạo thành hệ thống mạng và các giao thức trao đổi số liệu giữa các mức chức năng tương ứng.[1] Số liệu của các ứng dụng trao đổi trong mạng đƣợc tổ chức thành các gói có độ dài thay đổi và đƣợc trao đổi thông qua các mức chức năng cấu thành hệ thống. Ở mỗi mức, các gói tin này sẽ đƣợc thêm các số liệu điều khiển thích hợp của mức đó.
Quy định về cấu trúc gói số liệu và cách thức trao đổi số liệu ở một mức chức năng đƣợc gọi là giao thức trao đổi số liệu ở mức chức năng đó. 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp cao học Trong quá trình phát, số liệu của một ứng dụng đƣợc chuyển lần lƣợt qua các mức chức năng từ cao xuống thấp, cho đến mức kết nối vật lý và đƣợc chuyển tiếp trong hệ thống truyền dẫn đến hệ thống đích. Khi chuyển từ một mức chức năng này sang một mức chức năng khác, số liệu đƣợc bao gói và thêm vào các số liệu điều khiển ở mức chức năng tƣơng ứng. Quá trình nhận số liệu ở hệ thống đích diễn ra ngƣợc lại, ở mỗi mức, dữ liệu sẽ đƣợc bóc các thông tin điều khiển của mức đó trƣớc khi đƣợc gửi tiếp lên mức trên.4 Một số mạng máy tính tiêu biểu 1.1 Mạng diện rộng WAN Mạng APARNET đƣợc nghiên cứu, thiết kế và thực hiện từ cuối những năm 1960 tại đại học Berkely, bang Califonia, Mỹ, trong khuôn khổ một chƣơng trình nghiên cứu của Bộ quốc phòng Mỹ là tiền thân của mạng Internet hiện nay.
Bộ giao thức trao đổi số liệu là TCP/IP và các giao thức hỗ trợ ứng dụng là SMTP, FTP và Telnet. Mạng X25 là mạng thông tin máy tính diện rộng hoạt động trên cơ sở công nghệ chuyển mạch gói, đƣợc ứng dụng rộng rãi trong dịch vụ số liệu công cộng ở các nƣớc Tây Âu trong những năm 70. X25 có kiến trúc 3 mức với các giao thức trao đổi số liệu là X. Một số mạng máy tính lớn của các công ty nhƣ SNA của IBM, DECnet của Digital Equipment Co, TRANSDATA của SIEMENTS… 1.2 Mạng cục bộ LAN Một trong các mạng cục bộ kết nối các máy tính cá nhân PC đƣợc dùng đầu tiên vào giữa những năm 80 là mạng PC-Network của IBM, hoạt động trên cơ sở công nghệ mạng CSMA/CD.
PC-Network đƣợc ứng dụng chủ yếu trong lĩnh vực tự động hoá văn phòng, hỗ trợ việc quản lý tập trung và sử dụng chung hệ thống tệp cũng nhƣ các tài nguyên khác của mạng.