Tài liệu Mạng máy tính - VT: Các công nghệ mạng máy tính docx

Bắc cầu trong EthernetBridge A B C D E F Segment 1 Segment 2 Bridge theo dõi source MAC address trong khung dữ liệu để xác định máy gởi nằm ở segment nào Địa chỉ MAC của tất cả các m

Các công nghệ mạng máy tính

Nội dung

Các công nghệ

mạng cục bộ (LAN)

Các công nghệ LAN

 IEEE 802.3 Ethernet

 FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

Token và FDDI

 Token ring và Token bus:

 Dựa trên giao thức token passing (chuyển thẻ bài)

 Là những công nghệ cũ, không còn được sử dụng

LAN có quy mô lớn và mạng MAN

Công nghệ Ethernet

OSI Application

Transport Network Data-Link

Presentation Session

Physical

LLC MAC Physical

LLC: Logical Link Control MAC: Media Access Control

Cơ chế truyền dữ liệu trong

Ethernet

Dữ liệu truyền giữa các máy dưới dạng khung (frame)

Khung dữ liệu

Cấu trúc khung dữ liệu Ethernet

-Preamble: gồm 7 byte 10101010, dùng để đồng bộ khung

-Start-frame-delimiter (SFD): 10101011, đánh dấu bắt đầu khung -Dest address và Source address: địa chỉ nguồn và địa chỉ đích -Length: chiều dài phần dữ liệu (không bao gồm Preamble)

-Pad: Dữ liệu chèn, đảm bảo khung dài ít nhất 64 byte

-FCS(Frame Check Sequence): Kiểm tra lỗi khung

Địa chỉ Ethernet

còn gọi là địa chỉ vật lý (physical address)

 Là số nhị phân 48 bit, thường biểu diễn

dạng hexa

 Địa chỉ đặc biệt gồm 48 bit 1 dùng làm địa chỉ broadcast

Điều khiển truyền

Các máy trong mạng LAN dùng chung một môi trường truyền dẫn (cáp đồng trục)-> cần có cơ chế điều khiển đảm bảo tránh đụng độ (collision)

Cơ chế điều khiển CSMA/CD

Access with Collision Detection

 Kiểm tra sóng mang (carrier sensing) trước khi đưa frame lên đường truyền.

 Giám sát đường truyền để phát hiện đụng độ

 Nếu có đụng độ thì dừng và truyền lại sau một khỏang thời gian ngẫu nhiên

Miền đụng độ (collision domain)

Bộ lặp (Repeater)

 Chiều dài tuyến cáp nối giữa hai máy tính trong mạng giới hạn từ 100-500m (tùy theo phiên bản Ethernet và lọai cáp).

 Dùng Repeater để khếch đại tín hiệu có thể

tăng chiều dài tuyến cáp lên gấp đôi

Repeater

Chuyển bus thành star

Nhược điểm của mô hình bus:

Quy tắc 5-4-3-2-1

5: tối đa 5 segment / mạng

4: tối đa 4 repeater hoặc hub / mạng

3: 3 segment có thiết bị đầu cuối

2: 2 segment không có thiết bị đầu cuối

1: 1 miền dụng độ

Quy tắc 5-4-3-2-1

Quy tắc 5-4-3-2-1 không áp dụng đối với switch và giao thức STP

Các phiên bản Ethernet

 Ethernet (Ethernet nguyên thủy):

 10BASE2: 10Mbps, dùng cáp đồng trục mỏng, khỏang cách tối đa 185m.

 10BASE5: 10Mbps, dùng cáp đồng trục dày,

khỏang cách tối đa 500m.

 10BASE-T: 10Mbps, dùng cáp UTP, khỏang cách tối đa 100m.

Các phiên bản Ethernet

 Fast ethernet (1995):

khỏang cách tối đa 100m.

 100BASE-FX: 100Mbps, dùng sợi quang, khỏang cách tối đa 400m.

Các phiên bản Ethernet

 Gigabit ethernet (1998):

 1000BASE-T: 1000Mbps, dùng cáp UTP,

khỏang cách tối đa 100m.

 1000BASE-SX: 1000Mbps, dùng sợi quang

đa mode, khỏang cách tối đa 500m.

 1000BASE-LX: 1000Mbps, dùng sợi quang đơn mode, khỏang cách tối đa 5km.

Bắc cầu trong Ethernet

làm giảm hiệu suất mạng, do đó cần giảm miền đụng độ

đôi miền đụng độ khi nối hai segment với nhau

 Bridge có 2 cổng, mỗi cổng là một miền đụng độ.

Bắc cầu trong Ethernet

Bắc cầu trong Ethernet

Bridge

A B C

D E F

Segment 1 Segment 2 Bridge theo dõi

source MAC address

trong khung dữ liệu

để xác định máy gởi

nằm ở segment nào

Địa chỉ MAC của tất

cả các máy trong cùng một segment được lưu trong bộ nhớ của Bridge

Nếu destination MAC address không có trong bộ nhớ của segment hiện hành, Bridge sẽ chuyển khung dữ liệu qua

segment kia

Chuyển mạch trong Ethernet

 Thiết bị Bridge chỉ dùng để nối 2 segment mạng với nhau

nối nhiều segment hơn

 Switch có nhiều cổng, mỗi cổng là một

miền đụng độ.

Cisco 1912 Switch

Chuyển mạch trong Ethernet

So sánh Hub với Switch

Spanning Tree Protocol (STP)

Giao thức STP được dùng để lọai bỏ các vòng lặp trên mạng.

Segment 1

Segment 2

Router Y Server/Host X

Spanning Tree Protocol (STP)

Bridge/Switch nào có ID nhỏ nhất làm gốc

tính chi phí (path cost) của tất cả các

đường đi từ nó đến gốc, chọn đường đi có chi phí nhỏ nhất và bỏ các đường đi khác

Xác định path cost trong STP

Path cost mặc định phụ thuộc vào tốc độ của giao tiếp như bảng bên.

Có thể thay đổi path cost trên thiết bị bằng cách

cấu hình.

Xây dựng cây Spanning Tree

Cho biết:

-Mỗi ô vuông là một

Bridge/Switch, giá trị bên

trong ô vuông là ID của

Miền quảng bá

phần mạng nhận được khung dữ liệu có địa chỉ đích là ff-ff-ff-ff-ff-ff

Bridge/Switch tạo ra một miền quảng bá.

 Miền quảng bá càng lớn thì hiệu suất hệ thống giảm

Mạng LAN ảo (VLAN)

thành nhiều phần nhỏ

 VLAN chỉ có thể thực hiện trên Switch,

thực chất là “cắt Switch” thành nhiều phần nhỏ một cách luận lý

bình thường, hai máy khác VLAN phải kết nối thông qua Router

Chia một LAN

thật thành 3

LAN ảo

 Port-based VLANs: Chia VLAn bằng cách chỉ định cổng trên Switch

chỉ định địa chỉ MAC của máy tính.

 Protocol-based VLANs : Chia VLAN theo giao thức mạng (lớp 3)

VLAN trên một Switch

Switch

VLAN trên nhiều Switch

Các thiết bị trong mạng Ethernet

Nối VLAN

Thay thế tuyến cáp đồng trục

Kéo dài dây cáp

Chuyển mạch

Chia đôi miền đụng độ

Wireless LAN

 Sử dụng sóng vô tuyến để truyền số liệu

Phổ tần sóng vô tuyến

Power/phone

Điện/điện thọai

Radio waves Sóng vô tuyến

Microwaves

Vi ba

Infrared Hồng ngọai

Ultra-violet Cực tím

X, Gama

-MW -SW -VHF -UHF

-Viễn thông -Thiết bị gia dụng

-WLAN

Ánh sáng khả kiến

WLAN sử dụng phổ tần số từ 2,4 đến 5Ghz, cùng phổ tần với nhiều thiết bị khác.

Giao thức CSMA/CA

chung môi trường truyền dẫn

giám sát kênh truyền để biết có thiết bị

nào khác đang truyền hay không

đường truyền và nhận được thông tin hồi báo ACK (Acknowledgement)

Tránh đụng độ (Collision

Avoidance)

 Phía gởi muốn truyền dữ liệu phải gởi khung dữ liệu Request To Send (RTS) cho phía nhận, nếu phía nhận sẵn sàng nhận dữ liệu thì trả lời bằng khung Clear To Send (CTS)

RTS CTS Data frame ACK

Cấu trúc khung dữ liệu WLAN

Address 2

Address

3 Sequence

Address

2 byte 2 byte 6 byte 6 byte 6 byte 2 byte 6 byte 0-2312 byte 6 byte

-Frame Control: Thông tin điều khiển

-Duration: Thời gian từ thời điểm bắt đầu truyền cho đến khung kế tiếp (tính bằng micro giây)

-Address: địa chỉ

-Data: Dữ liệu

-CRC: Thông tin kiểm tra khung

Mạng

Infrastructure

Thiết bị đầu cuối không dây kết nối với nhau thông qua bộ tập trung không dây (Access point hoặc Wireless Router)

Access point

Thiết bị mạng WLAN

trong máy xách tay, hoặc dưới dạng card PCI, PCMCIA

mạng Ethernet

 Wireless Router: tác dụng như một router

có giao tiếp wireless

Thiết kế mạng WLAN

Access Point

Access Point

Switch

Distribution System

ESS

Thiết kế mạng LAN

switch

access point

Thiết kế mạng WLAN

một mạng LAN đã có Phần mạng có dây nối các bộ tập trung với nhau và với phần mạng còn lại gọi là hệ thống phân phối

(Distribution System hay DS)

access point được gọi là tập dịch vụ cơ

bản (Basic service set hay BSS)

Thiết kế mạng WLAN

vào cùng một hệ thống phân phối gọi là

tập dịch vụ mở rộng (Extended service set hay ESS)

một tên riêng gọi là ESSID hay SSID

thiết bị đầu cuối được gọi là BSSID

Thiết kế mạng WLAN

 Chọn vị trí đặt access point:

 Phủ sóng đầy đủ khu vực làm việc

 Thuận tiện trong đi đây mạng và cấp nguồn

 An tòan về vật lý

Thiết kế mạng WLAN

 Chọn lọai ăn-ten thích hợp:

 Ăn-ten đi kèm với thiết bị thường là ăn-ten

đẳng hướng (omnidirectional), vùng phủ sóng dạng hình cầu bao quanh access point.

 Một số lọai ăn-ten chuyên dụng có chức năng tập trung vùng phủ sóng và khuếch đại tín

hiệu

Vùng phủ sóng của ăn-ten đẳng hướng

Dạng hình cầu dẹp có tâm là trung điểm của ăn-ten

Vùng phủ sóng của ăn-ten

-Tập trung vùng phủ sóng để tăng khỏang cách bức xạ

-Khếch đại tín hiệu

HPBW (Half Power Beam Width):

-H (Horizontal): 360 o

-V (Vertical): 24 o

Vùng phủ sóng của ăn-ten

-Định hướng vùng phủ sóng -Khếch đại tín hiệu

HPBW -H: 60 o

-V: 90 o

Dự báo mức suy hao tín hiệu

 Access Point trong nhà hay ngòai trời

Bảo mật trong mạng WLAN

dây do:

 Không quản lý được phạm vi phủ sóng

 Dùng cơ chế đa truy xuất nên tòan bộ ESS là một miền tranh chấp.

 Đọc lén dữ liệu

 Sử dụng tài nguyên trái phép

 Đặt Access Point giả (rouge access point)

Các giải pháp bảo mật WLAN

hiện nay

Equivalent Privacy)

Protected Access)

Quản lý MAC address (Filters)

Mã hóa và xác thực với WEP

Xác thực với WPA

Cấu hình cho access point

D-link DWL-G700AP

Access Point

Sơ đồ đấu nối

Access point

Cấu hình Access Point

vào Access Pont

 Dùng Internet browser kết nối đến địa chỉ của Access Point Các thông số cấu hình

cơ bản:

 Wireless: chọn kênh phát sóng, SSID

 LAN: gán địa chỉ IP cho Access Point

Cấu hình Access Point

Các công nghệ mạng diện rộng (WAN)

Đặc điểm công nghệ mạng diện rộng

 Phạm vi vật lý không giới hạn

 Thiết bị và môi trường truyền đa dạng

tổ chức

 Tốc độ truyền thấp, tỉ lệ lỗi cao

Các công nghệ WAN

WAN

Mạng dành riêng

Mạng chuyển mạch

Kênh thuê riêng:

-64 Kbps -256 Kbps -512 Kbps -1024 Kbps -2048 Kbps(E1)

Mạng số liệu dành riêng DDN

 Sử dụng trực tiếp kênh viễn thông số

(E1/T1) để nối các mạng LAN với nhau, còn gọi là dịch vụ kênh thuê riêng (leased line)

 Kênh thuê riêng do các công ty viễn thông quản lý và khai thác

Mạng máy tính - VT 72 PTIT, 2010

Mô hình mạng DDN

Kênh thuê riêng

NTU (Network Terminal Unit) Router

Switch

LAN 1

(TP HCM)

LAN 2 (Hà nội) LAN 3

Các giao thức đóng gói dữ liệu trong kênh thuê riêng

Cấu trúc khung điển hình của các giao thức đóng gói dữ liệu trên

kênh thuê riêng

Flag

Flag 01111110

Công nghệ chuyển mạch trong

mạng diện rộng

truyền một cách thường trực ngay cả khi không có dữ liệu truyền

dùng chung đường truyền cho nhiều kết nối khác nhau

Chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói

Thiết bị

đầu cuối

Thiết bị đầu cuối Nút mạng

Kết nối ảo

•Kết nối ảo chỉ tồn tại tạm thời khi hai thiết bị đầu cuối trao đổi dữ liệu với nhau.

•Chuyển mạch kênh dùng phổ biến trong mạng điện thọai công cộng (PSTN)

Chuyển mạch kênh (Circuit switching)

Mạnng chuyển mạch kênh

Chuyển mạch kênh và chuyển

mạch gói

Thiết bị

đầu cuối

Thiết bị đầu cuối Nút mạng

Không có kết nối ảo, gói dữ liệu của nhiều thiết bị

đầu cuối trộn vào nhau trên đường truyền

Chuyển mạch gói (Packet switching)

Thiết bị đầu cuối

A A

Mạng chuyển mạch gói

Chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói

Mạng chuyển mạch gói X.25

lớp thấp nhất của mô hình OSI

 X.25 thực hiện các cơ chế sửa sai và

truyền lại gói dữ liệu

 Tốc độ tối đa là 64Kbps

Chuyển tiếp khung (Frame

Relay)

OSI

dụng khung dữ liệu có độ dài thay đổi

 DTE (Data Terminal Equipment): thiết bị đầu cuối

 DCE (Data Circuit terminated Equipment): nút mạng chuyển tiếp khung

Mạng Frame Relay

Mạng Frame Relay DTE

DTE

Mạch ảo (Virtual Circuit)

nối (connection-oriented)

 Mạch ảo là kết nối luận lý giữa hai thiết bị đầu cuối thông qua mạng Frame Relay

(Data Link Connection Identifier)

Cấu trúc khung Frame Relay

Flag (1 byte): Chứa giá trị 7E, đánh dấu bắt đầu và kết thúc khung

Address (2 byte): Chứa số nhận dạng mạch ảo (DLCI)

Data (kích thức thay đổi): Dữ liệu đưa xuống từ lớp mạng

FCS (Frame Check Sequence, 1 byte): Thông tin kiểm tra.

Đảm bảo băng thông trong

Frame Relay

nối theo thỏa thuận (tối đa 2Mbps):

 CIR (Committed Information Rate): Tốc độ kết nối mà nhà cung cấp dịch vụ chấp nhận.

 EIR (Excess Information Rate): chênh lệnh

giữa tốc độ cực đại và CIR.

Chế độ truyền bất đồng bộ

(ATM)

(fast packet switching) với khung dữ liệu

có kích thước cố định gọi là tế bào (cell)

lý khác nhau, cung cấp kết nối tốc độ cao gấp nhiều lần so với Frame Relay (từ 155 đến 622 Mbps)

Kiến trúc ATM

Physical layer ATM layer ATM adaptation layer

-ATM adaptation layer (AAL):

Cấu trúc tế bào ATM (ATM cell)

Tế bào ATM rất đơn giản: gồm 5

byte header và 48 byte dữ liệu.

Kênh ảo và đường ảo trong

ATM

Transmission path

VPC VPC

Khái niệm kênh ảo giúp ATM đảm bảo chất lượng dịch vụ, cắt giảm thời gian thiết lập kết nối, duy trì thứ tự tế bào và hỗ trợ cơ chế giám sát lưu lượng.

ATM và Frame Relay

Công nghệ đường dây thuê bao

số (DSL)

 DSL (Digital Subscriber Line): công nghệ truyền tín hiệu số trên đường dây thuê

bao (đôi dây đồng), ra đời từ năm 1988

dụng băng tần từ 300-3.400 Hz để truyền tín hiệu thọai

 Kỹ thuật điều chế cổ điển cho phép truyền

dữ liệu với tốc độ tối đa 56 Kbps dùng

modem bất đồng bộ

Phân bố phổ tần số trên đường dây thuê bao

Chiều uplink

Chiều downlink

(Access Network) phổ biến nhất hiện nay

đa lên đến 5Km (càng xa tốc độ càng giảm)

 Từ 25 Khz đến 138 Khz: uplink

 Từ 138 Khz đến 1,1 Mhz: downlink

Cấu trúc ADSL

PSTN

Internet

Tổng đài điện thọai DSLAM

ADSL modem

Computer

Phone

Filter Đường dây

điện thọai

-DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer): Bộ ghép kênh ADSL

-PSTN (Public Switched Telephone Network): Mạng điện thọai

-Filter: Bộ lọc tín hiệu

Kết nối ATM

Các mô hình kết nối ADSL

thiết bị đầu cuối khác nhau, được chuyển đến mạng Internet qua kết nối WAN tốc độ cao, thường là ATM, với 2 mô hình:

 PPPoA: Đóng gói PPP trong AAL5 của ATM

 PPPoE: Đóng gói PPP trong Ethernet frame, sau đó Ethernet frame được đóng gói trong tế bào ATM

Modem ADSL

Modem ZyXELPrestice 600 series

Mặt trước

Mặt sau

Công tắc

nguồn

Chấu cắm nguồn

Cổng RJ45 (LAN)

Cổng RJ11 (DSL)

Cấu hình modem ADSL

ADSL với máy tính

 Dùng Internet browser kết nối đến địa chỉ của Modem để cấu hình Các thông số cơ bản:

Cấu hình modem ADSL

 DHCP server: cấp địa chỉ IP cho các máy tính trong mạng

 Packet filter: Firewall đơn giản cho phép quản

lý kết nối của user.

 Virtual Server: cho phép đặt server (Web,

mail, …) bên trong mạng nội bộ thông qua cơ chế port mapping.