Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH 1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠNG MÁY TÍNH 1. Sự hình thành và phát triển của mạng máy tính Trước những năm 70 đã xuất hiện các mạng nối các máy tính và các thiết bị đầu cuối dữ liệu để tận dụng tài nguyên chung, giảm giá thành chuyền dữ liệu, sử dụng tiện lợi. Tiếp theo là việc tăng nhanh các máy tính mini và pc đã tăng yêu cầu truyền số liệu giữa máy tính – terminal và ngược lại.
Do đó mạng máy tính ngày càng phát triển để đáp ứng với nhu cầu người dùng. Sự hình thành của mạng máy tính và sự phát triển của các thiết bị mạng được mô tả qua 4 giai đoạn.Các terminal được nối trực tiếp với máy tính 2.Thiết bị tập trung và dồn kênh 3.Các bộ tiền xử lý 4.Mạng máy tính Trong giai đoạn 1 và 2 máy tính trung tâm có chức năng quản lý truyền tin qua các tấm ghép điều khiển cứng. trong giai đoạn 3 và 4 ta có thể thay thế các tấm ghép nối, quản lý đường truyền bằng các máy tính mini. Bộ tiền xử lýgắn chặt với trung tâm bởi ghép nối nhanh bằng sức mạnh toàn hệ thống.
Các xử lýngoại vi được đưa vào máy chủ và trong những trạm đầu cuối thông minh. Trong giai đoạn 4 việc đưa vào mạng truyền tin cho phép xây dựng mạng máy tính rộng lớn, trong giai đoạn này xuất hiện các trạm đầu cuối thông minh mà nó ngày càng liên kết với mạng mini. Các xử lýngoại vi của mạng đưa vào các máy chủ và trong những trạm đầu cuối thông minh. 6 Đồ án tốt nghiệp Mạng máy tính cục bộ "LAN" Máy tính trung tâm Bộ tiền xử lý Mạng truyền tin Nút mạng Bộ tập trung Đầu cuối Hình 1.1 Mô hình mạng xử lý với bộ tiền xử lý Trong đó : Chức năng của máy tính trung tâm Xử lý các chương trình ứng dụng, phân chia tài nguyên và ứng dụng Quản lý trạm đầu cuối Chức năng của bộ tiền xử lý Điều khiển mạng tuyến tính (đường dây, trạm đầu cuối, cất giữ tập tin).
Điều khiển kí tự trên đường dây,bổ xung hay bỏ đi những kí tự đồng bộ. Chức năng của bộ tập trung Quản lý truyền tin, lưu giữ số liệu, điều khiển giao dịch. Thế nào là mạng máy tính Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính được nối với nhau bởi một đường truyền vật lý theo một kiểu kiến trúc nào đó. + Đường truyền vật lý: Đường truyền vật lý dùng để truyền các tín hiệu điện tử giữa các máy tính.
Các tín hiệu điện tử đó biểu thị các giá trị dữ liệu dưới dạng các xung nhị phân. Tất cả các tín hiệu được trưền giữa các máy tính đều thuộc một dạng sóng điên từ(EM) nào đó. Trải từ tần số Radio tới sóng cực ngắn 7 Đồ án tốt nghiệp Mạng máy tính cục bộ "LAN" (Viba) và tia hồng ngoại. Tùy theo tần số của sóng điện từcó thể dùng các đường truyền vật lý khác nhau để truyền các tín hiệu.
Hiện nay có hai loại đường truyền huuwx tuyến(Cable) và vô tuyến(Wirelss) đều được sử dụng trong việc kết nối mạng máy tính. Đường truyền hữu tuyến gồm có: -Cáp đồng trục(Coaxial Cable) - Cáp xoắn đôi(Twisted –Paircble) - cáp quang Đường truyền vô tuyến gồm có: Sóng vô tuyến Ánh sáng hồng ngoại + Kiến trúc mạng: Kiến trúc mạng máy tính (Network architecture) thể hiện cách nối các máy tính với nhau ra sao và tập hợp các quy tắc ,quy ước mà tất cả các thực thể tham gia truyền thông trên mạng phải tuân thủ để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt. Cách nối các máy tính được gọi là các hình trạng(Topology) của mạng.Còn tập hợp các quy tắc, quy ước truyền thông thì được gọi là giao thức (Protocol) của mạng. Topology có hai kiểu là : Điểm – Điểm(point - to – point) và Điểm – Nhiều điểm(point –to – multipoint) * Điểm – Điểm: là các đường truyền nối từng cặp nút với nhau và mỗi nút đều có trách nhiệm lưu trữ tạm thời sau đó chuyển tiếp dữ liệu đi cho tới đích.
* Điểm – Nhiều điểm: Là cả các nút phân chia chung một đường truyền vật lý, dữ liệu được truyền đi từ một nút nào đó sẽ có thể được tiếp nhận bởi tất cả các nút còn lại, bởi vậy cầnchỉ ra địa chỉ đích của dữ liệu để mỗi nút căn cứ vào kiểm tra xem dữ liệu có phải dành cho mình hay không. 8 Đồ án tốt nghiệp Mạng máy tính cục bộ "LAN" 1. Phân loại mạng máy tính Có nhiều cách phân loại mạng khác nhau tùy theo yếu tố chính được chọn để làm chỉ tiêu phân loại như : kỹ thuật chuyển mạch hay quy mô khoảng cách. + Dựa vào quy mô khoảng cách của mạng: để phân tích mạng truyền tin thành các mạng sau.
Mạng LAN (local Area Network ):Mạng cục bộ. Mạng MAN (Metropolitan Area Network ):Mạng đô thị. Mạng WAN (wire Area Network ):Mạng đường dài. Mạng VAN (vast Area Network ):Mạng mạng quốc tế.
Tuy nhiên người ta về sau thường quan niệm chung bằng cách đồng nhất bốn loại mạng thành hai loại sau. WAN là mạng lớn trên diện rộng, hệ thống mạng này có thể truyền thông và trao đổi dữ liệu với một phạm vi lớn có khỏang cách xa như trong một quốc gia hay quốc tế LAN : là mạng cục bộ được bố trí trong phạm vi hẹp như một cơ quan, một bộ nghành…, một số mạng LAN có thể nối lại với nhau thnàh một mạng LAN lớn hơn. + Dựa vào kỹ thuật chuyển mạch có các loại sau: - Mạng chuyển mạch kênh (cicuit switched ): Ví dụ mạng điện thoại, khi có hai người cần trao đổi thông tin với nhau giữa chúng thiết lập 1 kênh cố định và được duy trì cho đến khi mạngột trong hai bên ngắt liên lạc. Các dữ liệu chỉ được truyền theo một con đường cố định.
Nhược điểm: tốn nhiều thời gian thiết lập kênh và hiệu suất sử dụng không cao. - Mạng chuyển mạch thông báo (Messaga Switched): 9 Đồ án tốt nghiệp Mạng máy tính cục bộ "LAN" Thông báo là một đơn vị thông tin của người sử dụng có khuôn dạng đựơc quy định trước. Mỗi thông báo đều chứa có vùng thông tin điều khiển chỉ rõ đích của thông báo. Như vậy mỗi nút cần phải lưu trữ tạm thời để đọc thông tin điều khiển trên thông báo để rồi sau đó chỉ tiếp đi, các thông báo khác nhau có thể chuyển đi các con đường khác nhau.
Ưu điểm: Hiệu quả sử dụng đường truyền cao, mỗi nút mạng có thể lưu trữ thông báo cho tới khi kênh truyền rỗi mới gửi thông báo đi để giảm tình trạng tắc nghẽn (Congestion). Có thể tăng hiệu suất sử dụng của mạng bằng cách gán địa chỉ quảng bá để gửi thông báo đồng thời nhiều đích. Nhược điểm: Không hạn chế kích thước của các thông báo nên tốn phí lưu trữ tạm thời cao, ảnh hưởng đến thời gian trả lời và chất lượng truyền đi, đồng thời khi bảng tin bị sai thì thời gian sử lý lớn nên thích hợpvới truyền thư điện tử (Email) hơn là đối với các ứng dụng có tính thời gian thực như tiếng nói (Voice) vì tồn tại độ trễ nhất định do lưu trữ và xử lý thông tin điều khiển tại mỗi nút. Để khắc phục nhược điểm này người ta dùng chuyển mạch.
- Mạng chuyển mạch gói (Packet) Mỗi thông báo được chia thành nhiều gói tin (Packet) có khuôn dạng quy định trước, chứa các thông tin điều khiển. Các gói thông tin thuộc về một bảng tin nào đó có thể được gởi đi qua mạng đẻ tới đích bằng nhều con đường khác nhau. Việc tập hợp các gói tin để tạo lại bảng tin ban đầu vì các gói tin truyền đi bằng nhiều con đường khác nhau, cần phải cài đặt các cơ chế “đánh dấu” gói tin và phục hồi các gói tin bị thất lạc hoặc truyền bị lỗi do các nút mạng. Ưu điểm: 10 Đồ án tốt nghiệp Mạng máy tính cục bộ "LAN" Mạng chuyển mạch gói có hiệu suất và hiệu quả cao hơn chuyển mạch thông báo vì kích thước của gói tin là hạn chế ,sao cho các nút mạng có thể xử lý toàn bộ gói tin trong bộ nhớ, mà không cần lưu trữ tạm thời trên đĩa, do đó mạng chuyển mạch gói tin nhanh hơn.
Mỗi đường truyền chiếm thời gian rất ngắn vì có thể dùng bất kỳ đường nào để đi đến đích, miễn là tại thời điểm đó đường truyền rỗi. nên hiệu suất đường truyền cao,khả năng đồng bộ bit cao. Nhược điểm: Là thời gian truyền tin rất ngắn nên thời gian chuyển mạch lớn, tốc đọ truyền không cao vì nó đòi hỏi thời gian chuyển mạch cực ngắn. Việc tập hợp các gói tin để tạo lại thông báo ban đầu cảu người sử dụng là rất khó khăn, đặc biệt là trong trường hợp các gối được truyền đi theo nhiều con đường khác nhău.
Do ưu điểm mềm dẻo và hiệu suất cao hơn nên hiện nay mạng chuyển mạch gói được dùng phổ biến hơn các mạng chuyển mạch thông báo. Việc tổng hợp hai kỹ thuật chuyển mạch (Kênh – Gói) trong cùng một mạng thống nhất gọi là mạng số liệu đa dịch vụ (ISDN: Integrated Servies Digital Network) đang là xu hướng phát triển hiện nay. + Theo phương thức xử lý thông tin: - Mạng xử lý tập trung Tất cả các thông tin dữ liệu được lưu giữ tại một trung tâm, các thực thể làm việc được kết nối với trung tâm và nó chỉ có tác dụng đưa ra các yêu cầu đó ở trung tâm. - Mạng xử lý phân tán Các thông tin chung có thể lưu trữ tại một máy chủ, còn các trạm làm việc có CPU riêng.
Khi nó cần lấy thông tin thì sẽ lấy ở máy chủ đem về xử lý sau đó lại cất giữ vào máy chủ. 11 Đồ án tốt nghiệp Mạng máy tính cục bộ "LAN" 1. Kết nối mạng máy tính.1 Cách tiếp cận Nhu cầu trao đổi thông tin trong xã hội phát triển ngày càng cao nên việc kết nối các mạng máy tính lại vói nhau đã trở thành nhu cầu và là một vấn đề được quan tâm đặc biệt. Để những người sử dụng trên mạng khác nhau có thể trao đổi thông tin với nhau một cách rễ dàng và hiệu quả.
Để kết nối các mạng máy tính lại với nhau người ta thường xuất phát từ một trong hai quan điểm sau: Xem mỗi nút của mạng con như là một hệ thống mở Xem mỗi mạng con như là một hệ thống mở Quan điểm xem mỗi nút của mạng con như là một hệ thống mở cho phép mỗi nút mạng con có thể truyền thông tin trực tiếp với một nút mạng con khác. Như vậy toàn bộ các mạng con sẽ là nút của mạng lớn và tuân thủ một kiến trúc chung.