BÀI TIỂU LUẬN NHÓM môn học hệ THỐNG VIỄN THÔNG đề tài circuit switched network

Các kỹ thuật truyền số liệu: các khái niệm cơ bản về truyền số liệu, cácphương pháp mã hóa điều chế, phát hiện lỗi và sửa lỗi, điều khiển truyền số liệu.Mạng cục bộ: các yếu tố cơ bản củ

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

GIỚI THIỆU

Đề tài này là một phần của môn Hệ Thống Viễn Thông, mang lại cho người học cái nhìn tổng quan về mạng máy tính và truyền số liệu, từ kiến trúc mạng, các giao thức truyền thông cho đến phân loại mạng theo nhiều tiêu chí khác nhau, cùng với các mô hình OSI và TCP/IP; người học nắm được các kỹ thuật truyền số liệu, bao gồm khái niệm cơ bản, các phương pháp mã hóa và điều chế, cũng như các kỹ thuật phát hiện lỗi, sửa lỗi và điều khiển truyền số liệu Trong mạng cục bộ (LAN), ta làm quen với các yếu tố cơ bản, các thiết bị Ethernet thông thường, các chuẩn Ethernet tốc độ cao và các thiết bị liên quan, cấu trúc Switch và mạng LAN ảo (VLAN) cũng như mạng LAN không dây Về mạng diện rộng (WAN), môn học giới thiệu mạng PSTN, các kết nối Leased Line, ISDN và DSL Cuối cùng, mối quan hệ giữa giao thức TCP/IP và mạng Internet được làm rõ thông qua các giao thức TCP và UDP.

IP và cách chia Subnet, cùng với các dịch vụ mạng Internet phổ biến, là chủ đề trọng yếu mà chúng tôi phân tích để làm rõ cách mạng vận hành ở tầng mạng Nhờ sự hướng dẫn tận tình của giảng viên bộ môn, nhóm chúng em đã nắm bắt được một khía cạnh nhỏ nhưng rất quan trọng của môn học này, đó là Network Layer Protocols và ICMPv, và đây chính là chủ đề mà chúng tôi sẽ trình bày trong bài tiểu luận cuối kỳ.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Mạng là tập hợp các thiết bị được kết nối để giao tiếp; khi số lượng thiết bị tăng lên, thách thức là làm sao để thiết kế các liên kết cho truyền tin giữa mọi cặp một cách hiệu quả Các giải pháp phổ biến gồm kết nối điểm-điểm giữa từng cặp (liên kết dạng lưới) hoặc liên kết sao giữa thiết bị trung tâm và mọi thiết bị khác, nhưng với mạng quy mô lớn hai cấu trúc này không thực tế và tốn kém do số lượng và chiều dài các liên kết đòi hỏi cơ sở hạ tầng lớn, và nhiều liên kết sẽ không hoạt động trong hầu hết thời gian Các cấu trúc liên kết khác dựa trên kết nối đa điểm như bus bị loại bỏ vì khoảng cách giữa các thiết bị và tổng số thiết bị vượt quá khả năng của phương tiện và thiết bị.

Một giải pháp tối ưu cho mạng là chuyển mạch Mạng chuyển mạch gồm một chuỗi các nút được liên kết với nhau, được gọi là công tắc Công tắc là thiết bị có khả năng thiết lập các kết nối tạm thời giữa hai hoặc nhiều thiết bị được kết nối với nó Trong mạng chuyển mạch, một số nút được kết nối trực tiếp với hệ thống đầu cuối như máy tính hay điện thoại, trong khi các nút khác chỉ dùng để định tuyến lưu lượng giữa các thiết bị.

Hình 2.1.1: Một mô hình của chuyển mạch ( switching )

Trong cách hiểu truyền thống, ba phương pháp chuyển mạch quan trọng là chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói và chuyển mạch tin nhắn Hai phương pháp đầu được ứng dụng phổ biến nhất ngày nay, trong khi chuyển mạch tin nhắn đã bị loại bỏ dần khỏi truyền thông nói chung nhưng vẫn còn ứng dụng mạng nhất định Vì vậy, các mạng ngày nay có thể được phân thành ba loại lớn: mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch gói và mạng chuyển mạch tin nhắn, và mạng chuyển mạch gói được chia thành hai nhánh phụ là mạng mạch ảo và mạng datagram.

Hình 2.1.2: Mô hình của Switched Networks

Mạng chuyển mạch (circuit-switched networks) là tập hợp các thiết bị chuyển mạch được kết nối bằng các liên kết vật lý Đường kết nối giữa hai trạm được xem như một đường dẫn dành riêng, được tạo bởi một hoặc nhiều liên kết và mỗi liên kết chỉ sử dụng một kênh duy nhất Thông thường, mỗi liên kết được chia thành n kênh bằng cách phân chia băng thông theo công nghệ FDM hoặc TDM Nói một cách đơn giản, mạng chuyển mạch được hình thành từ tập hợp các switch được kết nối vật lý với nhau, nơi các liên kết được chia thành nhiều kênh khác nhau.

Ví dụ dưới đây mô tả một mạng chuyển mạch gồm 4 switch và 4 liên kết Mỗi liên kết được chia thành 3 kênh bằng cách ghép kênh theo tần số (FDM – Frequency-division multiplexing) và ghép kênh theo thời gian (TDM – Time Division Multiplexing) Trong cấu hình này, FDM phân chia băng thông của mỗi liên kết theo tần số để khai thác song song các kênh, còn TDM cấp phát thời gian cho từng kênh truyền dữ liệu, giúp có nhiều kênh độc lập trên mỗi liên kết Đây là ví dụ điển hình về cách kết hợp FDM và TDM trong một mạng chuyển mạch để tối ưu hóa việc sử dụng liên kết.

Hình 2.1.1.1: Kết cấu chuyển mạch của phương pháp

Trong hình cho thấy rõ phương pháp Multiplexing (ghép kênh) được dùng nhằm nhấn mạnh sự phân chia liên kết thành các kênh riêng biệt Dù ghép kênh có thể được bao gồm ngầm trong kết cấu chuyển mạch, kỹ thuật này giúp tối ưu hóa băng thông và tăng hiệu quả truyền tải dữ liệu.

Các hệ thống đầu cuối, như máy tính hoặc điện thoại, kết nối trực tiếp với một bộ chuyển mạch Để hệ thống A giao tiếp với hệ thống M, cần thiết lập một kết nối được tất cả các thiết bị chuyển mạch và chính M chấp nhận; giai đoạn này được gọi là thiết lập liên kết Mỗi liên kết có một mạch (kênh) dành riêng và sự ghép nối của các mạch xác định đường dẫn dữ liệu riêng Khi đường dẫn dành riêng được thiết lập, quá trình truyền dữ liệu có thể diễn ra, và sau khi tất cả dữ liệu đã được chuyển giao, các mạch bị ngắt.

2.2.1.2 Một số vấn đề cần chú ý:

 Chuyển mạch kênh diễn ra ở lớp vật lý.

Trước khi bắt đầu liên lạc, các trạm phải đặt trước các tài nguyên sẽ được sử dụng trong quá trình truyền dữ liệu, bao gồm kênh băng thông trong FDM hoặc khe thời gian trong TDM, bộ đệm chuyển đổi, thời gian xử lý chuyển đổi và chuyển đổi cổng đầu vào/đầu ra, và các tài nguyên này phải được duy trì dành riêng suốt toàn bộ thời gian truyền cho đến giai đoạn xé nhỏ.

Trong mạng máy tính, dữ liệu được truyền giữa hai trạm mà không phân vùng hay chuyển lớp vật lý của tín hiệu Dữ liệu xuất hiện như một luồng liên tục do trạm nguồn gửi đi và trạm đích nhận về, mặc dù có thể có những khoảng thời gian không hoạt động Mô hình này cho phép truyền thông tin trực tiếp giữa nguồn và đích, tối ưu hóa lưu lượng mạng và đảm bảo đồng bộ dữ liệu giữa hai đầu.

Trong quá trình truyền dữ liệu, không có địa chỉ liên quan được tham chiếu trực tiếp giữa các thành phần mạng Các thiết bị chuyển mạch định tuyến dữ liệu dựa trên cơ chế phân chia băng tần bị chiếm dụng (FDM) hoặc khe thời gian (TDM) Tất nhiên, trong giai đoạn thiết lập kết nối vẫn có một địa chỉ end-to-end được sử dụng, như chúng ta sẽ thấy ngay sau đây.

Trong chuyển mạch kênh, tài nguyên cần được dự trữ ngay từ giai đoạn thiết lập và được dành riêng cho toàn bộ thời gian truyền dữ liệu cho đến giai đoạn chia nhỏ Việc dự trữ và dành riêng tài nguyên như vậy giúp đảm bảo đường truyền ổn định, giảm thiểu cạnh tranh tài nguyên và duy trì chất lượng dịch vụ suốt quá trình truyền.

Ví dụ , xét mạng có 8 điện thoại như hình sau :

Trong ví dụ này, mạng chuyển mạch kênh được sử dụng để kết nối tám điện thoại trong một khu vực nhỏ, với giao tiếp qua các kênh thoại 4 kHz Mỗi liên kết được thực hiện bằng công nghệ phân chia phổ FDM để tối đa hóa hai kênh thoại, do đó băng thông cho mỗi liên kết là 8 kHz Hình 8.4 minh họa tình huống này Cụ thể, điện thoại 1 được kết nối với điện thoại 7; điện thoại 2 với 5; điện thoại 3 với 8; và điện thoại 4 với 6; tuy nhiên các kết nối có thể thay đổi khi các đường gọi mới được thiết lập Công tắc điều khiển các kết nối giữa các điện thoại.

Ta xét ví dụ thứ 2 như sau :

Xem xét một mạng chuyển mạch kênh kết nối các máy tính giữa hai văn phòng từ xa của một công ty tư nhân Hai văn phòng được liên kết với nhau bằng đường truyền thuê từ nhà cung cấp dịch vụ thông tin liên lạc Mạng sử dụng hai công tắc 4x8 (4 đầu vào và 8 đầu ra) Với mỗi công tắc, bốn cổng đầu ra được cấu hình lại thành các cổng đầu vào nhằm cho phép giao tiếp giữa các máy tính ở cùng một văn phòng, trong khi bốn cổng đầu ra còn lại được dùng để giao tiếp giữa hai văn phòng.

Vấn đề này đã được nhắc tới ở đầu bài và chung ta sẽ phân tích xem vai trò của nó trong hệ mạng này có những tác dụng gì.

Multiplexing, hay MUX, là mạch ghép kênh có chức năng chọn một trong các kênh ngõ vào tín hiệu analog hoặc digital và chuyển tiếp chúng qua một ngõ ra duy nhất Kỹ thuật này được ứng dụng trong thiết kế hệ thống truyền thông và vi mạch để ghép nhiều tín hiệu lên một đường dẫn duy nhất, tối ưu hóa việc sử dụng băng thông và giảm chi phí cabling.

Một multiplexer có 2^N kênh vào và N địa chỉ chọn để xác định kênh nào được gửi tới đầu ra Việc ghép kênh cho phép tăng lượng dữ liệu có thể truyền qua mạng trong phạm vi thời gian và băng thông nhất định; thay vì truyền 2^N kênh độc lập, ta chỉ cần một đường truyền dữ liệu duy nhất kèm theo N đường địa chỉ Multiplexer cho phép nhiều tín hiệu chia sẻ một thiết bị hoặc tài nguyên, ví dụ mạch chuyển đổi ADC hoặc một thiết bị xử lý thông tin, thay vì phải bố trí mỗi tín hiệu với một thiết bị riêng.

 Ghép kênh liên quan đến việc chia sẻ kênh truyền (tài nguyên) bởi một số kết nối hoặc luồng thông tin

Ví dụ như : Channel = 1 dây, 1 sợi quang hoặc 1 dải tần. Đảm bảo tiết kiệm tài chính đáng kể khi xây dựng hệ thống có thể kết hợp

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

3.1.1 Các bước mô phỏng và code kèm theo:

B1: Sử dụng phần mềm Cisco Packet Tracer để thiết kế ra mạng như sau :

B2 : Cấu hình địa chị IP cho các máy tính

- Thực hiện cấu hình password, đặt tên:

- Đặt password enable được mã hoá là: class

- sw1(config)#enable secret class

- Đặt password cho việc truy cập vào switch bằng cổng console:

- Đặt password cho việc truy cập vào switch bằng line vty

- - Thực hiện cấu hình vlan trên switch1 như sau:

- sw1(config-vlan)#name engineer

- sw1(config-vlan)#name business

- sw1(config-vlan)#name HR

- Gắn các interface 0/1, f0/2, f0/3 là chế độ access và vào các vlan tương ứng:

- sw1(config-if)#switchport mode access

- sw1(config-if)#switchport access vlan 10

- Thiết lập interface f0/4 là chế độ trunk, cho phép tất cả các vlan truy cập vào.

- sw1(config-if)#switchport mode trunk

- sw1(config-if)#switchport trunk all vlan all

B4: cấu hình cho SW2: đối với sw2 thì f0/4 và f0/5 là trunk; các f0/1,

- f0/2, f0/3 tương tự như cấu hình sw1.

B5: Cấu hình cho switch3: f0/4 là trunk, các port còn lại tương tự

- sw3(config-vlan)#name HR

B6: Thực hiện lệnh ping từ PC0 đến PC3, PC6:

Như ta thấy , chúng cùng 1 VLAN vì thế chúng có thể kết nối với nhauThử ping từ PC0 đến PC1 :

Ta thấy tuy được nối dây nhưng chúng lại không liên kết được với nhau vì không cùng 1 VLAN.

3.1.2 Rút ra kết quả từ quá trình mô phỏng

Ở đây, ta thấy không chỉ tối ưu hóa băng thông giữa các máy tính mà còn chủ động kiểm soát sự kết nối của chúng thông qua việc thiết lập một hệ VLAN, giúp phân đoạn mạng, tối ưu hóa luồng dữ liệu và tăng cường an toàn cho hệ thống.

Định dạng
Số trang	46
Dung lượng	1,33 MB