chương 1 vì chúng sẽ được sử dụng nhiều trong các chương tiếp theo 1. Các loại mạng máy tính - Mạng cục bộ LANs (Local Area Networks ) [2]: Có giới hạn về địa lý, tốc độ truyền dữ liệu khá cao, do một tổ chức quản lý, thường dùng multiaccess channels, các kỹ thuật thường dùng: Token Ring: 16 Mbps, Mạng hình sao - Mạng diện rộng WANS ( Wide Area Networks ) [2]: Không có giới hạn về địa lý, thường là sự kết nối nhiều LAN, tốc độ truyền dữ liệu khá thấp, do nhiều tổ chức quản lý, thường dùng kỹ thuật point to point channels, các kỹ thuật thường dùng: các đường điện thoại, truyền thông bằng vệ tinh. - Mạng MANS (Wide Area Networks ) [2]: Có kích thước vùng địa lý lớn hơn LAN tuy nhiên nhỏ hơn WAN, do một tổ chức quản lý, thường dùng cáp đồng trục hay sóng ngắn. - Internetwork [2]: Kết nối hai hay nhiều mạng riêng biệt, đòi hỏi có các thiết bị mạng tạo điều kiện thuận lợi cho kết nối này.
- Internet [2]: Mạng toàn cầu đặc biệt kết nối mạng của các tổ chức, cá nhân trên thế giới, kết nối từ máy tính cá nhân đến Internet, kết nối các LAN bởi WAN tạo nên Internet - Intranet [2]: Là mạng LAN có triển khai các dịch vụ trên Internet. Tổng quan Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính được nối với nhau, trao đổi thông tin qua lại với nhau thông qua môi trường truyền (đường truyền) theo một cấu trúc nào đó. Môi trường truyền là hệ thống các thiết bị truyền dẫn không dây hay có dây dùng để chuyển các tín hiệu điện tử (biểu thị giá trị dữ liệu dưới dạng các xung nhị phân) từ máy tính này đến máy tính khác dưới dạng sóng điện từ, tạo nên cấu trúc của mạng. Có thể dùng các môi trường truyền vật lý khác nhau tùy theo tần số của sóng điện từ để truyền các tín hiệu như dây cáp đồng trục, cáp xoắn, cáp quang, dây điện thoại, sóng vô tuyến … Hình 1-1.
Mô hình liên kết các máy tính trong mạng. Thông lượng của đường truyền hay tốc độ truyền dữ liệu trên đường truyền được tính bằng số lượng bit được truyền đi trong một giây (bps) [1, 2]. Các thành phần cơ bản - Máy tính: Là thiết bị đầu cuối, tương tác trực tiếp với người dùng. - Thiết bị mạng: Access Point kết nối trong mạng không dây, Switch kết nối trong mạng có dây, Router định tuyến kết nối các mạng với nhau.
- Các thiết bị kết nối: gồm đầu nối, card mạng. - Môi trường kết nối: môi trường không dây và có dây Luan van 5 1. Ứng dụng Khối lượng thông tin và nhu cầu xử lý ngày một nhiều. Mạng máy tính trở nên quá quen thuộc đối với con người, ở nhiều nơi mạng trở thành một nhu cầu không thể thiếu, trong mọi lĩnh vực như quốc phòng, khoa học, giáo dục, dịch vụ, thương mại.
Việc kết nối các máy tính thành mạng đem lại những khả năng mới to lớn như [2]: - Sử dụng chung tài nguyên của mạng như dữ liệu, chương trình, thiết bị. Khi đó mọi thành viên của mạng có thể tiếp cận đến tài nguyên chung ở bất kỳ khoảng cách địa lý. - Tăng độ tin cậy của hệ thống, khi có trục trặc trong hệ thống thì có thể khôi phục nhanh chóng, hoặc cũng có thể sử dụng những trạm khác thay thế. Hoặc khi cần bảo trì máy móc, lưu trữ các dữ liệu chung thì rất dễ dàng.
- Nâng cao chất lượng và hiệu quả khai thác thông tin, tính thống nhất giữa các dữ liệu, tăng cường truy cập tới các dịch vụ mạng khác nhau trên thế giới, đáp ứng những nhu cầu của hệ thống ứng dụng kinh doanh hiện đại, kết hợp các bộ phận phân tán để tăng cường năng lực xử lý. Kiến trúc mạng cục bộ - Cấu trúc (topology) của mạng thể hiện việc liên kết các mạng máy tính với nhau. - Các nghi thức truyền dữ liệu trên mạng, hướng dẫn trạm làm việc thâm nhập vào đường dây cáp để gửi các gói thông tin. - Các loại đường truyền và các chuẩn của chúng.
- Các phương thức tín hiệu. Những cấu trúc chính Dạng vòng tròn (Ring) [2] Các máy tính được liên kết với nhau theo phương thức “một điểm – một điểm” thành một vòng tròn, mỗi trạm có thể nhận và truyền dữ liệu theo vòng một chiều, dữ liệu được truyền theo từng gói một. Mỗi gói có mang địa chỉ trạm đích, mỗi trạm sẽ kiểm tra gói dữ liệu khi nhận được. Nếu đúng địa chỉ của trạm đích thì nó nhận, nếu không thì nó sẽ phát lại cho trạm kế tiếp, cứ như vậy cho đến trạm đích nhận được gói dữ liệu.
Ưu điểm của dạng vòng tròn là không tốn nhiều dây cáp, tốc độ truyền dữ liệu Luan van 6 cao, không gây tắc nghẽn. Nhược điểm là các giao thức để truyền dữ liệu phức tạp và sẽ ảnh hưởng đến toàn mạng nếu có trục trặc trên một trạm. Dạng hình sao (Star) [2] Ở dạng kết nối này, tất cả các trạm nối với một thiết bị trung tâm, với phương thức kết nối “một điểm – một điểm”, thiết bị này nhận tín hiệu từ các trạm và chuyển đến trạm đích. Thiết bị trung tâm nhận và truyền dữ liệu từ trạm này tới các trạm khác.
Thiết bị trung tâm có thể là một bộ chọn đường (router) hoặc một bộ chuyển mạch (switch), hoặc một bộ phân kênh (Hub), tùy theo yêu cầu truyền thông trong mạng. Có nhiều cổng ra và mỗi cổng nối với một máy. Theo chuẩn IEEE 802.3 mô hình dạng Star thường dùng: - 100BASE-T: dùng cáp UTP, tốc độ 100 Mb/s, khoảng cách từ thiết bị trung tâm tới trạm tối đa là 100m. - 10BASE-T: tương tự 100BASE-T nhưng tốc độ 10 Mb/s.
Dạng đường thẳng (Bus) [2] Ở dạng cấu trúc này các máy tính được nối vào một đường truyền chính (bus). Hai đầu đường truyền chính được giới hạn bởi đầu nối terminator để nhận biết đầu cuối và kết thúc đường truyền tại đây. Mỗi trạm được nối vào đường truyền chính qua một bộ thu phát (transceiver) hoặc một đầu nối chữ T (T_connector). Khi một trạm truyền dữ liệu, gói tin mang địa chỉ trạm đích, tín hiệu được truyền trên cả hai chiều của đường truyền theo từng gói một.
Khi gói tin đi qua, các trạm nhận lấy, kiểm tra, nếu đúng với địa chỉ của mình thì nhận lấy, còn nếu không thì bỏ qua. Theo chuẩn IEEE 802.3 (cho mạng cục bộ): tốc độ truyền tín hiệu là 1,10 hay 100 Mb/s; BASE hoặc BROAD. 10BASE5: Dùng cáp đồng trục lớn (10mm), tốc độ 10 Mb/s, phạm vi tín hiệu 500m/segment, tối đa 100 trạm, khoảng cách giữa 2 tranceiver tối thiểu 2,5m. 10BASE2: Dùng cáp đồng trục nhỏ (RG 58A), có thể chạy với khoảng cách 185m, số trạm tối đa trong 1 segment 30, khoảng cách giữa hai máy tối thiểu 0,5m.
Dạng cấu trúc Đường thẳng có ưu điểm ít tốn dây cáp, tốc độ truyền dữ liệu cao. Tuy nhiên nếu lưu lượng truyền tăng cao dễ gây ách tắc và nếu có trục trặc trên đường truyền chính thì khó phát hiện ra. Luan van 7 Hình 1-2. Các loại topology chính trong mạng cục bộ.
Đường cáp Đường cáp truyền mạng là cơ sở hạ tầng của hệ thống mạng, rất quan trọng và ảnh hưởng nhiều đến khả năng hoạt động của mạng. Các loại cáp thường dùng: [4] Cáp xoắn cặp: Gồm hai đường dây dẫn đồng xoắn vào nhau nhằm làm giảm nhiễu điện từ giữa chúng với nhau hoặc do môi trường xung quanh. Gồm cáp không bọc kim loại (UTP -Unshield Twisted Pair) và cáp bọc kim loại (STP – Shield Twisted Pair). Cáp đồng trục: Gồm hai đường dây dẫn có cùng một trục chung, một dây dẫn trung tâm (thường là dây đồng cứng), đường dây còn lại tạo thành đường ống bao xung quanh dây dẫn trung tâm (có thể là dây bện kim loại, gọi là lớp bọc kim vì nó có chức năng chống nhiễu).
Có 1 lớp cách ly giữa hai dây dẫn, và lớp vỏ plastic bên ngoài cùng để bảo vệ cáp. Cáp sợi quang (Fiber – Optic Cable): một hoặc một bó sợi thủy tinh tạo thành dây dẫn trung tâm truyền dẫn tín hiệu quang, dây dẫn bọc một lớp vỏ bọc phản xạ các tín hiệu trở lại để giảm sự mất mát tín hiệu. Bên ngoài cùng là lớp vỏ plastic để bảo vệ cáp. Cáp sợi quang chỉ truyền các tín hiệu quang, vì vậy các tín hiệu dữ liệu phải được chuyển đổi thành các tín hiệu quang, đến khi nhận chúng sẽ lại được chuyển đổi trở lại thành tín hiệu điện.
Do đường kính lõi sợi thuỷ tinh có kích thước rất nhỏ, đường kính từ 8.3 – 100 micron nên rất khó đấu nối, cần công nghệ đặc biệt với kỹ thuật cao đòi hỏi chi phí lớn. Dải thông của cáp quang có thể lên tới hàng Gbps, độ suy hao tín hiệu trên cáp rất thấp nên cho phép khoảng cách đi cáp khá xa. Nhược điểm: Khó lắp đặt và giá thành còn cao. Ưu điểm: Thích hợp cho mọi loại mạng.
Luan van 8 Yêu cầu của hệ thống cáp - Đúng chuẩn: Các hệ thống mạng hiện nay dùng tiêu chuẩn quốc tế EIA/TIA 568B. Hệ thống cáp phải thực hiện đúng chuẩn, đảm bảo dễ dàng kết nối các thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau, khả năng nâng cấp trong tương lai. - Tiết kiệm và linh hoạt: Hệ thống cáp phải được thiết kế sao cho kinh tế nhất, dễ dàng trong việc di chuyển các trạm làm việc và có khả năng mở rộng sau này - An toàn, thẩm mỹ: tất cả các dây mạng phải được bao bọc cẩn thận, cách xa các nguồn điện, các máy có khả năng phát sóng để tránh trường hợp bị nhiễu. Các đầu nối ổn định về chất lượng, tránh chập chờn.
Các mô hình truyền thông Để 1 mạng máy tính trở thành 1 môi trường truyền dữ liệu thì cần phải có những yếu tố [4]: mỗi máy tính 1 địa chỉ phân biệt trên mạng, giao thức mạng là những quy định thống nhất để chuyển dữ liệu từ máy tính này đến máy tính khác. Khi quá trình truyển giao dữ liệu được thực hiện hoàn chỉnh thì các máy tính trao đổi dữ liệu với nhau. Các công việc thực hiện để thực hiện truyền dữ liệu giữa một máy tính với một máy tính khác cùng được gắn trên một mạng: - Máy nguồn cần biết địa chỉ máy đích, xác định máy đích đã sẵn sáng nhận dữ liệu. - Chương trình gửi file trên máy nguồn cần xác định được rằng chương trình nhận file trên máy đích đã sẵn sàng tiếp nhận file, nếu cấu trúc file trên hai máy khác nhau thì một máy phải làm nhiệm vụ chuyển đổi file từ dạng này sang dạng kia.