Bài giảng Lý thuyết mạng máy tính: Phần 2 - Trường CĐ Nghề Đà Nẵng

Bài giảng Lý thuyết mạng máy tính cung cấp cho người học những kiến thức như: Tổng quan về công nghệ mạng máy tính; Mô hình OSI; Kiến trúc mạng (topology); Phương tiện truyền dẫn và các thiết bị mạng; Giới thiệu giao thức TCP/IP; Hệ điều hành mạng. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 2 dưới đây!

CHƯƠNG 4: PHƯƠNG TIỆN TRUYỀN DẪN VÀ THIẾT BỊ MẠNG

1 GIỚI THIỆU VỀ MÔI TRƯỜNG TRUYỀN DẪN:

1.1 Khái niệm

Trên một mạng máy tính, các dữ liệu được truyền trên một môi trường truyền dẫn

(transmission media), nó là phương tiện vật lý cho phép truyền tải tín hiệu giữa các thiết

bị Có hai loại phương tiện truyền dẫn chủ yếu:

- Hữu tuyến (bounded media)

- Vô tuyến (boundless media)

Thông thường hệ thống mạng sử dụng hai loại tín hiệu là: digital và analog

1.2 Tần số truyền thông

Phương tiện truyền dẫn giúp truyền các tín hiệu điện tử từ máy tính này sang máy tính khác Các tín hiệu điện tử này biểu diễn các giá trị dữ liệu theo dạng các xung nhị phân (bật/tắt) Các tín hiệu truyền thông giữa các máy tính và các thiết bị là các dạng sóng điện từ trải dài từ tần số radio đến tần số hồng ngoại

Các sóng tần số radio thường được dùng để phát tín hiệu LAN Các tần số này có thể được dùng với cáp xoắn đôi, cáp đồng trục hoặc thông qua việc truyền phủ sóng radio

Sóng viba (microware) thường dùng truyền thông tập trung giữa hai điểm hoặc giữa

các trạm mặt đất và các vệ tinh, ví dụ như mạng điện thoại cellular

Tia hồng ngoại thường dùng cho các kiểu truyền thông qua mạng trên các khoảng cách tương đối ngắn và có thể phát được sóng giữa hai điểm hoặc từ một điểm phủ sóng cho nhiều trạm thu Chúng ta có thể truyền tia hồng ngoại và các tần số ánh sáng cao hơn thông

qua cáp quang

1.3 Các đặc tính của phương tiện truyền dẫn

Mỗi phương tiện truyền dẫn đều có những tính năng đặc biệt thích hợp với mỗi kiểu dịch vụ cụ thể, nhưng thông thường chúng ta quan tâm đến những yếu tố sau:

- Chi phí

- Yêu cầu cài đặt

- Độ bảo mật

- Băng thông (bandwidth): được xác định bằng tổng lượng thông tin có thể truyền dẫn

trên đường truyền tại một thời điểm Băng thông là một số xác định, bị giới hạn bởi phương tiện truyền dẫn, kỹ thuật truyền dẫn và thiết bị mạng được sử dụng Băng thông là một trong những thông số dùng để phân tích độ hiệu quả của đường mạng Đơn vị của băng thông:

+ Bps (Bits per second-số bit trong một giây): đây là đơn vị cơ bản của băng thông + KBps (Kilobits per second): 1 KBps=103 bps=1000 Bps

+ MBps (Megabits per second): 1 MBps = 103 KBps

+ GBps (Gigabits per second): 1 GBps = 103 MBps

+ TBps (Terabits per second): 1 TBps = 103 GBPS

Thông lượng (Throughput): lượng thông tin thực sự được truyền dẫn trên thiết bị tại

- Độ suy giảm (attenuation): độ đo sự suy yếu đi của tín hiệu khi di chuyển trên một

phương tiện truyền dẫn Các nhà thiết kế cáp phải chỉ định các giới hạn về chiều dài dây cáp

vì khi cáp dài sẽ dẫn đến tình trạng tín hiệu yếu đi mà không thể phục hồi được

- Nhiễu điện từ (Electromagnetic interference - EMI): bao gồm các nhiễu điện từ

bên ngoài làm biến dạng tín hiệu trong một phương tiện truyền dẫn

- Nhiễu xuyên kênh (crosstalk): hai dây dẫn đặt kề nhau làm nhiễu lẫn nhau

1.4 Các kiểu truyền dẫn

Có các kiểu truyền dẫn như sau:

Đơn công (Simplex): trong kiểu truyền dẫn này, thiết bị phát tín hiệu và thiết bị nhận

tín hiệu được phân biệt rõ ràng, thiết bị phát chỉ đảm nhiệm vai trò phát tín hiệu, còn thiết bị thu chỉ đảm nhiệm vai trò nhận tín hiệu Truyền hình là một ví dụ của kiểu truyền dẫn này

+ Bán song công (Half-Duplex): trong kiểu truyền dẫn này, thiết bị có thể là thiết bị

phát, vừa là thiết bị thu Nhưng tại một thời điểm thì chỉ có thể ở một trạng thái (phát hoặc thu) Bộ đàm là thiết bị hoạt động ở kiểu truyền dẫn này

+ Song công (Full-Duplex): trong kiểu truyền dẫn này, tại một thời điểm, thiết bị có thể vừa phát vừa thu Điện thoại là một minh họa cho kiểu truyền dẫn này

Cáp xoắn đôi có vỏ bọc chống nhiễu STP (Shielded twisted-Pair):

- Gồm nhiều cặp xoắn đôi được phủ bên ngoài một lớp vỏ làm bằng dây đồng bện Lớp vỏ này có tác dụng chống nhiễu điện từ từ bên ngoài vào và chống phát xạ nhiễu bên trong Lớp vỏ bọc chống nhiễu này được nối đất để thoát nhiễu Cáp STP ít bị tác động bởi nhiễu điện và có tốc độ truyền qua khoảng cách xa cao hơn cáp UTP

Cấu tạo cáp STP

- Chi phí: đắt tiền hơn Thinnet và UTP nhưng lại rẻ tiền hơn Thicknet và cáp quang

- Tốc độ: tốc độ lý thuyết 500Mbps, thực tế khoảng 155Mbps, với đường chạy 100m; tốc độ phổ biến 16Mbps (Token Ring)

- Độ suy dần: tín hiệu yếu dần nếu cáp càng dài, thông thường chiều dài cáp nên ngắn hơn 100m

- Đầu nối: STP sử dụng đầu nối DIN (DB –9)

Cáp xoắn đôi không có vỏ bọc chống nhiễu UTP (Unshielded Twisted- Pair):

- Gồm nhiều cặp xoắn như cáp STP nhưng không có lớp vỏ đồng chống nhiễu Cáp UTP được sử dụng trong mạng Ethernet 10BaseT hoặc 100BaseT Do giá thành rẻ nên đã nhanh chóng trở thành loại cáp mạng cục bộ được ưa chuộng nhất

- Không có vỏ bọc chống nhiễu nên dễ bị nhiễu khi đặt gần các thiết bị và cáp khác do

đó thông thường dùng để đi dây trong nhà Đầu nối dùng RJ-45

 Cáp UTP được phân thành các loại sau :

 Loại 1: truyền âm thanh, tốc độ < 4Mbps

 Loại 2: cáp này gồm bốn dây xoắn đôi, tốc độ 4Mbps

 Loại 3: truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 10 Mbps Cáp này gồm bốn dây

xoắn đôi với ba mắt xoắn trên mỗi foot ( foot là đơn vị đo chiều dài, 1 foot =

0.3048 mét)

 Loại 4: truyền dữ liệu, bốn cặp xoắn đôi, tốc độ đạt được 16 Mbps

 Loại 5: truyền dữ liệu, bốn cặp xoắn đôi, tốc độ 100Mbps

Cách đấu dây thẳng

Cáp chéo (Crossover cable): là cáp dùng nối trực tiếp giữa hai thiết bị giống nhau như

PC – PC, Hub – Hub, Switch – Switch Cáp chéo trật tự dây cũng giống như cáp thẳng

nhưng đầu dây còn lại phải chéo cặp dây xoắn sử dụng (vị trí thứ nhất đổi với vị trí thứ 3, vị trí thứ hai đổi với vị trí thứ sáu)

Cách đấu dây chéo

2.2 Cáp đồng trục băng tần cơ sở

Cáp đồng trục có hai đường dây dẫn và chúng 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 (dây dẫn này có thể là dây bện kim loại và vì nó có chức năng chống nhiễu nên còn gọi là lớp bọc kim) Giữa hai dây dẫn trên có một lớp cách ly, và bên ngoài cùng là lớp vỏ plastic để bảo vệ cáp

Cáp đồng trục

Cáp đồng trục có độ suy hao ít hơn so với các loại cáp đồng khác (ví dụ như cáp xoắn đôi) do ít bị ảnh hưởng của môi trường Các mạng cục bộ sử dụng cáp đồng trục có thể có kích thước trong phạm vi vài ngàn mét, cáp đồng trục được sử dụng nhiều trong các mạng dạng đường thẳng Hai loại cáp thường được sử dụng là cáp đồng trục mỏng và cáp đồng trục dày trong đường kính cáp đồng trục mỏng là 0,25 inch, cáp đồng trục dày là 0,5 inch

Cả hai loại cáp đều làm việc ở cùng tốc độ nhưng cáp đồng trục mỏng có độ hao suy tín hiệu lớn hơn

Các mạng cục bộ thường sử dụng cáp đồng trục có dải thông từ 2,5 - 10 Mb/s, cáp đồng trục có độ suy hao ít hơn so với các loại cáp đồng khác vì nó có lớp vỏ bọc bên ngoài, độ dài thông thưòng của một đoạn cáp nối trong mạng là 200m, thường sử dụng cho dạng Bus

Cáp đồng trục mỏng (thin cable/thinnet): có đường kính khoảng 6mm, thuộc họ

RG-58, chiều dài đường chạy tối đa là 185 m

- Cáp RC-58, trở kháng 50 ohm dùng với Ethernet mỏng

- Cáp RC-59, trở kháng 75 ohm dùng cho truyền hình cáp

- Cáp RC-62, trở kháng 93 ohm dùng cho ARCnet

Cáp đồng trục dày (thick cable/thicknet):

 Được dùng trong mạng Ethernet 10Base5;

 Có đường kính khoảng 13 mm, thuộc họ RG-8;

 Khoảng cách tối đa cho phép truyền tín hiệu: 500m;

 Dùng đầu nối: N-series;

 Số node tối đa trên 1 đoạn cáp: 100;

 Chi phí cho 1 node kết nối vào: trung bình;

 Ứng dụng tốt nhất: Dùng trong mạng đường trục-Backbone

2.3 Cáp đồng trục băng rộng

Đây là loại cáp theo tiêu chuẩn truyền hình (thường dùng trong truyền hình cap) có giải thông từ 4 – 300 Khz trên chiều dài 100 km Thuật ngữ “băng rộng” vốn là thuật ngữ của ngành truyền hình còn trong ngành truyền số liệu điều này chỉ có nghĩa là cáp loại này cho phép truyền thông tin tương tự (analog) mà thôi Các hệ thống dựa trên cáp đồng trục băng rộng có thể truyền song song nhiều kênh Việc khuyếch đại tín hiệu chống suy hao có thể làm theo kiểu khuyếch đại tín hiệu tương tự (analog) Để truyền thông cho máy tính cần chuyển tín hiệu số thành tín hiệu tương tự

2.4 Cáp quang

Cáp sợi quang bao gồm một dây dẫn trung tâm (là một hoặc một bó sợi thủy tinh có thể truyền dẫn tín hiệu quang) được bọc một lớp vỏ bọc có tác dụng 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 Như vậy cáp sợi quang không truyền dẫn các tín hiệu điện mà chỉ truyền các tín hiệu quang (các tín hiệu dữ liệu phải được chuyển đổi thành các tín hiệu quang và khi nhận chúng sẽ lại được chuyển đổi trở lại thành tín hiệu điện)

Cáp quang có đường kính từ 8.3 - 100 micron Do đường kính lõi sợi thuỷ tinh có kích thước rất nhỏ nên rất khó khăn cho việc đấu nối, nó cần công nghệ đặc biệt với kỹ thuật cao đòi hỏi chi phí cao

Dải thông của cáp quang có thể lên tới hàng Gbps và cho phép khoảng cách đi cáp khá

xa do độ suy hao tín hiệu trên cáp rất thấp Ngoài ra, vì cáp sợi quang không dùng tín hiệu điện từ để truyền dữ liệu nên nó hoàn toàn không bị ảnh hưởng của nhiễu điện từ và tín hiệu truyền không thể bị phát hiện và thu trộm bởi các thiết bị điện tử của người khác

Chỉ trừ nhược điểm khó lắp đặt và giá thành còn cao, nhìn chung cáp quang thích hợp cho mọi mạng hiện nay và sau này

Cáp quang cũng có hai loại

- Loại đa mode (multimode fiber): khi góc tới thành dây dẫn lớn đến một mức nào đó

thì có hiện tượng phản xạ toàn phần Nhiều tia sáng có thể cùng truyền miễn là góc tới của chúng đủ lớn Các cap đa mode có đường kính khoảng 50

- Loại đơn mode (singlemode fiber): khi đường kính dây dẫn bằng bước sóng thì cáp

quang giống như một ống dẫn sóng, không có hiện tượng phản xạ nhưng chỉ cho một tia đi Loại nàycó cường kính khoản 8 và phải dùng diode laser Cáp quang đa mode có thể cho phép truyền xa tới hàng trăm km mà không cần phải khuyếch đại

3 ĐƯỜNG TRUYỀN VÔ TUYẾN

Khi dùng các loại cáp ta gặp một số khó khăn như cơ sở cài đặt cố định, khoảng cách không xa, vì vậy để khắc phục những khuyết điểm trên người ta dùng đường truyền vô tuyến Đường truyền vô tuyến mang lại những lợi ích sau:

- Cung cấp nối kết tạm thời với mạng cáp có sẵn

- Những người liên tục di chuyển vẫn nối kết vào mạng dùng cáp

- Lắp đặt đường truyền vô tuyến ở những nơi địa hình phức tạp không thể đi dây được

- Phù hợp cho những nơi phục vụ nhiều kết nối cùng một lúc cho nhiều khách hàng Ví

dụ như: dùng đường vô tuyến cho phép khách hàng ở sân bay kết vào mạng để duyệt Internet

- Dùng cho những mạng có giới hạn rộng lớn vượt quá khả năng cho phép của cáp đồng và cáp quang

- Dùng làm kết nối dự phòng cho các kết nối hệ thống cáp

Tuy nhiên, đường truyền vô tuyến cũng có một số hạn chế:

- Tín hiệu không an toàn

- Dễ bị nghe lén

- Khi có vật cản thì tín hiệu suy yếu rất nhanh

- Băng thông không cao

này các thiết bị Wireless của các hãng như Cisco, Compex đều dùng ở dải tần này Tuy

nhiên, chúng ta sử dụng tần số không cấp phép sẽ có nguy cơ nhiễu nhiều hơn

3.2 Sóng vi ba

Truyền thông viba thường có hai dạng: truyền thông trên mặt đất và các nối kết với vệ tinh Miền tần số của viba mặt đất khoảng 21-23 GHz, các kết nối vệ tinh khoảng 11-14 Mhz Băng thông từ 1-10 MBps Sự suy yếu tín hiệu tùy thuộc vào điều kiện thời tiết, công suất và tần số phát Chúng dễ bị nghe trộm nên thường được mã hóa

3.3 Hồng ngoại

Tất cả mạng vô tuyến hồng ngoại đều hoạt động bằng cách dùng tia hồng ngoại để truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị Phương pháp này có thể truyền tín hiệu ở tốc độ cao do dải thông cao của tia hồng ngoại Thông thường mạng hồng ngoại có thể truyền với tốc độ

từ 1-10 Mbps Miền tần số từ 100 Ghz đến 1000 GHz Có bốn loại mạng hồng ngoại:

- Mạng đường ngắm: mạng này chỉ truyền khi máy phát và máy thu có một đường ngắm rõ rệt giữa chúng

- Mạng hồng ngoại tán xạ: kỹ thuật này phát tia truyền dội tường và sàn nhà rồi mới đến máy thu Diện tích hiệu dụng bị giới hạn ở khoảng 100 feet (35m) và có tín hiệu chậm

do hiện tượng dội tín hiệu

- Mạng phản xạ: ở loại mạng hồng ngoại này, máy thu-phát quang đặt gần máy tính sẽ truyền tới một vị trí chung, tại đây tia truyền được đổi hướng đến máy tính thích hợp

- Broadband optical telepoint: loại mạng cục bộ vô tuyến hồng ngoại cung cấp các

dịch vụ dải rộng Mạng vô tuyến này có khả năng xử lý các yêu cầu đa phương tiện chất lượng cao, vốn có thể trùng khớp với các yêu cầu đa phương tiện của mạng cáp

4 CÁC THIẾT BỊ GHÉP NỐI MẠNG

4.1 Card giao tiếp mạng

Card giao tiếp mạng là một loại card mở rộng được gắn thêm trên máy tính, cung cấp giao tiếp vật lý và logic giữa máy tính với các thiết bị mạng, hệ thống mạng thông qua phương tiện truyền dẫn

NIC được gắn trên bo mạch chính của máy tính thông qua các khe cắm mở rộng như: ISA (Industry Standard Architecture), PCI (Peripheral Component Interconnect), USB (Universal Serial Bus), PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association)-chức năng Plug and Play, PCI-Express hoặc được tích hợp sẵn trên bo mạch chính

Trên mỗi NIC có một mã số được in ngay trên bề mặt của card Mã số này gọi là địa chỉ MAC (Media Access Control) hay còn gọi địa chỉ vật lý của NIC Địa chỉ này do IEEE-Viện Công Nghệ Điện và Điện Tử cấp cho các nhà sản xuất NIC Do đó đối với mỗi NIC địa chỉ này là duy nhất trên thế giới, bao gồm 6 bytes có dạng XX-XX-XX-XX-XX-XX trong đó 3 bytes đầu là mã số của nhà sản xuất, 3 bytes sau là serial của NIC do hãng đó sản xuất Mã số này được ghi vĩnh viễn vào trong ROM của NIC

Các chức năng chính của NIC:

 Chuẩn bị dữ liệu đưa lên mạng: trước khi đưa lên mạng, dữ liệu phải được chuyển từ dạng byte, bit sang tín hiệu điện để có thể truyền đi trên cáp, tín hiệu sóng điện từ để truyền ra không trung

 Gởi và thỏa thuận các quy tắc truyền dữ liệu giữa máy tính với các thiết bị mạng

 Kiểm soát luồng dữ liệu giữa máy tính và hệ thống cáp

4.2 Bộ chuyển tiếp REPEATER

Repeater là loại thiết bị phần cứng đơn giản nhất trong các thiết bị liên kết mạng, nó được hoạt động trong tầng vật lý của mô hình hệ thống mở OSI Repeater dùng để nối 2 mạng giống nhau hoặc các phần một mạng cùng có một nghi thức và một cấu hình Khi Repeater nhận được một tín hiệu từ một phía của mạng thì nó sẽ phát tiếp vào phía kia của mạng

Hình 6.1: Mô hình liên kết mạng của Repeater

Repeater không có xử lý tín hiệu mà nó chỉ loại bỏ các tín hiệu méo, nhiễu, khuếch đại tín hiệu đã bị suy hao (vì đã được phát với khoảng cách xa) và khôi phục lại tín hiệu ban đầu Việc sử dụng Repeater đã làm tăng thêm chiều dài của mạng

Hình 6.2: Hoạt động của bộ tiếp sức trong mô hình OSI

Hiện nay có hai loại Repeater đang được sử dụng là Repeater điện và Repeater điện quang

 Repeater điện nối với đường dây điện ở cả hai phía của nó, nó nhận tín hiệu điện từ

một phía và phát lại về phía kia Khi một mạng sử dụng Repeater điện để nối các phần của mạng lại thì có thể làm tăng khoảng cách của mạng, nhưng khoảng cách đó luôn bị hạn chế bởi một khoảng cách tối đa do độ trễ của tín hiệu Ví dụ với mạng sử dụng cáp đồng trục 50 thì khoảng cách tối đa là 2.8 km, khoảng cách đó không thể

kéo thêm cho dù sử dụng thêm Repeater

 Repeater điện quang liên kết với một đầu cáp quang và một đầu là cáp điện, nó

chuyển một tín hiệu điện từ cáp điện ra tín hiệu quang để phát trên cáp quang và ngược lại Việc sử dụng Repeater điện quang cũng làm tăng thêm chiều dài của mạng

Việc sử dụng Repeater không thay đổi nội dung các tín hiện đi qua nên nó chỉ được dùng để nối hai mạng có cùng giao thức truyền thông (như hai mạng Ethernet hay hai mạng Token ring) nhưng không thể nối hai mạng có giao thức truyền thông khác nhau (như một mạng Ethernet và một mạng Token ring) Thêm nữa Repeater không làm thay đổi khối lượng chuyển vận trên mạng nên việc sử dụng không tính toán nó trên mạng lớn sẽ hạn chế hiệu năng của mạng Khi lưa chọn sử dụng Repeater cần chú ý lựa chọn loại có tốc độ chuyển vận phù hợp với tốc độ của mạng

Hub thường được dùng để nối mạng, thông qua những đầu cắm của nó người ta liên kết với các máy tính dưới dạng hình sao

Người ta phân biệt các Hub thành 3 loại như sau :

 Hub bị động (Passive Hub) : Hub bị động không chứa các linh kiện điện tử và cũng

không xử lý các tín hiệu dữ liệu, nó có chức năng duy nhất là tổ hợp các tín hiệu từ một số đoạn cáp mạng Khoảng cách giữa một máy tính và Hub không thể lớn hơn một nửa khoảng cách tối đa cho phép giữa 2 máy tính trên mạng (ví dụ khoảng cách tối đa cho phép giữa 2 máy tính của mạng là 200m thì khoảng cách tối đa giữa một máy tính và hub là 100m) Các mạng ARCnet thường dùng Hub bị động

 Hub chủ động (Active Hub) : Hub chủ động có các linh kiện điện tử có thể khuyếch

đại và xử lý các tín hiệu điện tử truyền giữa các thiết bị của mạng Qúa trình xử lý tín hiệu được gọi là tái sinh tín hiệu, nó làm cho tín hiệu trở nên tốt hơn, ít nhạy cảm với lỗi do vậy khoảng cách giữa các thiết bị có thể tăng lên Tuy nhiên những ưu điểm đó cũng kéo theo giá thành của Hub chủ động cao hơn nhiều so với Hub bị động Các

mạng Token ring có xu hướng dùng Hub chủ động

 Hub thông minh (Intelligent Hub): cũng là Hub chủ động nhưng có thêm các chức

năng mới so với loại trước, nó có thể có bộ vi xử lý của mình và bộ nhớ mà qua đó

nó không chỉ cho phép điều khiển hoạt động thông qua các chương trình quản trị mạng mà nó có thể hoạt động như bộ tìm đường hay một cầu nối Nó có thể cho phép tìm đường cho gói tin rất nhanh trên các cổng của nó, thay vì phát lại gói tin trên mọi cổng thì nó có thể chuyển mạch để phát trên một cổng có thể nối tới trạm đích

4.4 Bộ tập trung Switch

Switch là sự kết hợp hài hòa về kỹ thuật giữa Bridge và Hub Cơ chế hoạt động của Switch rất giống Hub bởi vì là thiết bị tập trung các kết nối mạng lại trên nó Lý thú thay những cổng giao tiếp trên Switch cứ như thể là những Bridge thu nhỏ được xây dựng trên mỗi cổng giao tiếp đó

Là thiết bị hoạt động ở tầng 2-tầng Liên kết dữ liệu-Data Link trong mô hình OSI Switch cũng dựa vào bảng địa chỉ MAC để định ra đường đi tốt nhất cho dữ liệu truyền qua nó

Số lượng các cổng giao tiếp từ 4 đến 48 cổng

Không như Hub gửi tín hiệu nhận được đến tất cả các cổng giao tiếp còn lại trên nó, Switch sẽ cố gắng theo dõi những địa chỉ MAC được gán trên mỗi cổng giao tiếp của nó và định ra đường đi chỉ dành cho một địa chỉ nào đó đã định trước đến chính xác một cổng nào

đó mà nó cho là thích hợp, giải quyết tình trạng giảm băng thông khi thông lượng mạng tăng lên Điều này mở ra cho thấy một ống dẫn ảo giữa các cổng giao tiếp mà nó có thể sử dụng băng thông tối đa của kiến trúc mạng

Không chỉ có những tính năng cơ bản trên, Switch còn có những tính năng mở rộng khác:

 Store and Forward: Đọc toàn bộ nội dung của một gói dữ liệu vào bộ nhớ và sẽ truyền đi sau khi việc đọc hoàn tất

 Cut Through: Chỉ cần phân tích 14 bytes đầu tiên gói dữ liệu (chỉ header mà thôi) và ngay lậo tức switch quyết định truyền gói dữ liệu đến nơi mà nó cần gởi tới

 Trunking: Hỗ trợ việc tăng tốc truyền giữa hai Switch cùng loại kết nối với nhau;

 Spanning Tree: Tạo ra những đường truyền dự phòng khi đường truyền chính bị mất kết nối;

 VLAN: Tạo những mạng ảo nhằm nâng cao tính bảo mật giữ những vùng trong toàn

hệ thống mạng, cũng như với những hệ thống khác Điều này không còn phụ thuộc vào các yếu tố cấu trúc vật lý của mạng

4.5 Modem

Là tên viết tắt từ hai từ điều chế (MOdulation) và giải điều chế

(DEModulation) là thiết bị cho phép điều chế để biến đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự

để có thể gửi theo đường thoại và khi nhận tín hiệu từ đường thoại có thể biến đổi ngược lại thành tín hiệu số Tuy nhiên có thể sử dụng nó theo kiểu kết nối từ xa theo đường điện thoại

 Là thiết bị dùng để chuyển đổi dữ liệu định dạng số thành dữ liệu định dạng tương tự cho một quá trình truyền từ môi trường tín hiệu số qua môi trường tín hiệu tương tự

và sau đó trở ra môi trường tín hiệu số ở phía nhận cuối cùng Tên gọi Modem thật ra

là từ viết tắt được ghép bởi những chữ cái đầu tiên của MOdulator/DEModulator –Bộ điều biến/Bộ giải điều biến

 Việc giao tiếp của Modem với máy tính được chia làm hai loại: Internal-gắn trong và External-gắn ngoài

 Loại Internal: giao tiếp với máy tính bằng các khe cắm mở rộng trên Bo mạch chính của máy tính như khe ISA, PCI Trong khi đó loại External giao tiếp với máy tính bằng các cổng như COM, USB Cả 2 loại đều hỗ trợ tốc độ truy cập lên đến 56Kb/s

 Phương tiện truyền dẫn của Modem là cáp điện thoại, sử dụng đầu RJ-11 để giao tiếp

 Dùng để kết nối Internet bằng kết nối Dial-up-dịch vụ quay số thông qua mạng điện thoại công cộng

 Kết nối các mạng LAN ở những khu vực địa lý khác nhau tạo thành một mạng WAN

 Hỗ trợ công tác quản trị từ xa bằng dịch vụ RAS-Remote Access Service (Dịch vụ truy cập từ xa) , giúp cho nhà quản trị mạng quản lý dễ dàng hệ thống mạng của mình từ xa

 Chi phí cho việc sử dụng Modem là rất thấp, xong mạng lại hiệu quả rất lớn

4.6 Router

Router là một thiết bị hoạt động trên tầng mạng, nó có thể tìm được đường đi tốt nhất cho các gói tin qua nhiều kết nối để đi từ trạm gửi thuộc mạng đầu đến trạm nhận thuộc mạng cuối Router có thể được sử dụng trong việc nối nhiều mạng với nhau và cho phép các gói tin có thể đi theo nhiều đường khác nhau để tới đích

Hình 6.7: Hoạt động của Router

Khác với Bridge hoạt động trên tầng liên kết dữ liệu nên Bridge phải xử lý mọi gói tin trên đường truyền thì Router có địa chỉ riêng biệt và nó chỉ tiếp nhận và xử lý các gói tin gửi đến nó mà thôi Khi một trạm muốn gửi gói tin qua Router thì nó phải gửi gói tin với địa chỉ trực tiếp của Router (Trong gói tin đó phải chứa các thông tin khác về đích đến) và khi gói tin đến Router thì Router mới xử lý và gửi tiếp

Khi xử lý một gói tin Router phải tìm được đường đi của gói tin qua mạng Để làm được điều đó Router phải tìm được đường đi tốt nhất trong mạng dựa trên các thông tin nó

có về mạng, thông thường trên mỗi Router có một bảng chỉ đường (Router table) Dựa trên

dữ liệu về Router gần đó và các mạng trong liên mạng, Router tính được bảng chỉ đường (Router table) tối ưu dựa trên một thuật toán xác định trước

Người ta phân chia Router thành hai loại là Router có phụ thuộc giao thức (The protocol dependent routers) và Router không phụ thuộc vào giao thức (The protocol independent router) dựa vào phương thức xử lý các gói tin khi qua Router

 Router có phụ thuộc giao thức: Chỉ thực hiện việc tìm đường và truyền gói tin từ

mạng này sang mạng khác chứ không chuyển đổi phương cách đóng gói của gói tin cho nên cả hai mạng phải dùng chung một giao thức truyền thông

 Router không phụ thuộc vào giao thức: có thể liên kết các mạng dùng giao thức

truyền thông khác nhau và có thể chuyển đôiø gói tin của giao thức này sang gói tin

của giao thức kia, Router cũng ù chấp nhận kích thức các gói tin khác nhau (Router

có thể chia nhỏ một gói tin lớn thành nhiều gói tin nhỏ trước truyền trên mạng)

Hình 6.8: Hoạt động của Router trong mô hình OSI

Để ngăn chặn việc mất mát số liệu Router còn nhận biết được đường nào có thể chuyển vận và ngừng chuyển vận khi đường bị tắc

Các lý do sử dụng Router :

 Router có các phần mềm lọc ưu việt hơn là Bridge do các gói tin muốn đi qua Router cần phải gửi trực tiếp đến nó nên giảm được số lượng gói tin qua nó Router thường được sử dụng trong khi nối các mạng thông qua các đường dây thuê bao đắt tiền do

nó không truyền dư lên đường truyền

 Router có thể dùng trong một liên mạng có nhiều vùng, mỗi vùng có giao thức riêng biệt

 Router có thể xác định được đường đi an toàn và tốt nhất trong mạng nên độ an toàn của thông tin được đảm bảo hơn

 Trong một mạng phức hợp khi các gói tin luân chuyển các đường có thể gây nên tình trạng tắc nghẽn của mạng thì các Router có thể được cài đặt các phương thức nhằm tránh được tắc nghẽn

Hình 6.9: Ví dụ về bảng chỉ đường (Routing table) của Router

Các phương thức hoạt động của Router

Đó là phương thức mà một Router có thể nối với các Router khác để qua đó chia sẻ thông tin về mạng hiện co Các chương trình chạy trên Router luôn xây dựng bảng chỉ

đường qua việc trao đổi các thông tin với các Router khác

Phương thức véc tơ khoảng cách : mỗi Router luôn luôn truyền đi thông tin về bảng chỉ đường của mình trên mạng, thông qua đó các Router khác sẽ cập nhật lên bảng chỉ

đường của mình

Phương thức trạng thái tĩnh : Router chỉ truyền các thông báo khi có phát hiện có sự thay đổi trong mạng và chỉ khi đó các Router khác cập nhật lại bảng chỉ đường, thông tin

truyền đi khi đó thường là thông tin về đường truyền

Một số giao thức hoạt động chính của Router

RIP(Routing Information Protocol) được phát triển bởi Xerox Network system và sử

dụng SPX/IPX và TCP/IP RIP hoạt động theo phương thức véc tơ khoảng cách

NLSP (Netware Link Service Protocol) được phát triển bởi Novell dùng để thay thế

RIP hoạt động theo phương thức véctơ khoảng cách, mổi Router được biết cấu trúc của mạng và việc truyền các bảng chỉ đường giảm đi

OSPF (Open Shortest Path First) là một phần của TCP/IP với phương thức trạng thái

tĩnh, trong đó có xét tới ưu tiên, giá đường truyền, mật độ truyền thông

OSPF-IS (Open System Interconnection Intermediate System to Intermediate System)

là một phần của TCP/IP với phương thức trạng thái tĩnh, trong đó có xét tới ưu tiên, giá đường truyền, mật độ truyền thông

CHƯƠNG 5: GIỚI THIỆU TẬP GIAO THỨC TCP/IP

1 MÔ HÌNH THAM CHIẾU BỘ GIAO THỨC TCP/IP

1.1 Mô hình bộ giao thức TCP/IP và OSI

Sự ra đời của họ giao thức TCP/IP gắn liền với sự ra đời của Internet mà tiền thân là

mạng ARPAnet (Advanced Research Projects Agency) do Bộ Quốc phòng Mỹ tạo ra

Đây là bộ giao thức được dùng rộng rãi nhất vì tính mở của nó Điều đó có nghĩa là bất cứ máy nào dùng bộ giao thức TCP/IP đều có thể kết nối được vào Internet Hai giao thức

được dùng chủ yếu ở đây là TCP (Transmission Control Protocol) và IP (Internet Protocol) Chúng đã nhanh chóng được đón nhận và phát triển bởi nhiều nhà nghiên cứu

và các hãng công nghiệp máy tính với mục đích xây dựng và phát triển một mạng truyền thông mở rộng khắp thế giới mà ngày nay chúng ta gọi là Internet Phạm vi phục vụ của

Internet không còn dành cho quân sự như ARPAnet nữa mà nó đã mở rộng lĩnh vực cho

mọi loại đối tượng sử dụng, trong đó tỷ lệ quan trọng nhất vẫn thuộc về giới nghiên cứu khoa học và giáo dục

Khái niệm giao thức (protocol) là một khái niệm cơ bản của mạng thông tin máy tính

Có thể hiểu một cách khái quát rằng đó chính là tập hợp tất cả các qui tắc cần thiết (các thủ tục, các khuôn dạng dữ liệu, các cơ chế phụ trợ ) cho phép các thao tác trao đổi thông tin trên mạng được thực hiện một cách chính xác và an toàn Có rất nhiều họ giao thức đang được thực hiện trên mạng thông tin máy tính hiện nay như IEEE 802.X dùng trong mạng cục bộ, CCITT X25 dùng cho mạng diện rộng và đặc biệt là họ giao thức chuẩn của ISO (tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế) dựa trên mô hình tham chiếu bảy tầng cho việc nối kết các hệ thống mở Gần đây, do sự xâm nhập của Internet vào Việt nam, chúng ta được làm quen với

họ giao thức mới là TCP/IP mặc dù chúng đã xuất hiện từ hơn 20 năm trước đây

TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol) TCP/IP là một họ giao thức cùng làm việc với nhau để cung cấp phương tiện truyền thông liên mạng được hình thành từ những năm 70

Đến năm 1981, TCP/IP phiên bản 4 mới hoàn tất và được phổ biến rộng rãi cho toàn bộ những máy tính sử dụng hệ điều hành UNIX Sau này Microsoft cũng đã đưa TCP/IP trở thành một trong những giao thức căn bản của hệ điều hành Windows 9x mà hiện nay đang

sử dụng

Đến năm 1994, một bản thảo của phiên bản IPv6 được hình thành với sự cộng tác của nhiều nhà khoa học thuộc các tổ chức Internet trên thế giới để cải tiến những hạn chế của IPv4

Khác với mô hình ISO/OSI tầng liên mạng sử dụng giao thức kết nối mạng "không liên kết" (connectionless) IP, tạo thành hạt nhân hoạt động của Internet Cùng với các thuật toán định tuyến RIP, OSPF, BGP, tầng liên mạng IP cho phép kết nối một cách mềm dẻo và linh hoạt các loại mạng "vật lý" khác nhau như: Ethernet, Token Ring , X.25

Giao thức trao đổi dữ liệu "có liên kết" (connection - oriented) TCP được sử dụng

ở tầng vận chuyển để đảm bảo tính chính xác và tin cậy việc trao đổi dữ liệu dựa trên kiến trúc kết nối "không liên kết" ở tầng liên mạng IP