Ðể làm giảm nhiệm vụ truyền thông của máy tính trung tâm và số lượng các liên kết giữa máy tính trung tâm với các thiết bị đầu cuối, IBM và các công ty máy tính khác đã sản xuất một số c
Lịch sử mạng máy tính
Mục tiêu: Trình bày được sự hình thành và phát triển của mạng máy tính
Trong những năm 1950, các thế hệ máy tính đầu tiên sử dụng bóng đèn điện tử có kích thước lớn và tiêu thụ nhiều năng lượng Việc nhập dữ liệu thường được thực hiện qua các tấm bìa đã đục lỗ sẵn, mỗi tấm tương ứng với một dòng lệnh, với các ký tự cần thiết được đục lỗ theo cột Các tấm bìa này được đưa vào thiết bị đọc bìa để truyền dữ liệu vào trung tâm xử lý của máy tính, và kết quả sau đó được in ra máy in Các thiết bị đọc bìa và máy in đóng vai trò như thiết bị vào ra (I/O) trong hệ thống máy tính Sau này, các thế hệ máy mới ra đời, cho phép máy tính trung tâm kết nối với nhiều thiết bị vào ra, giúp xử lý liên tục và thực hiện nhiều chương trình một cách hiệu quả hơn.
Với sự phát triển của các ứng dụng trên máy tính, các phương pháp nâng cao khả năng giao tiếp giữa người dùng và máy tính trung tâm đã được nghiên cứu kỹ lưỡng Trong những năm 1960, một số nhà chế tạo máy tính đã thành công trong việc phát triển các thiết bị truy cập từ xa vào máy tính trung tâm Một phương pháp phổ biến để thâm nhập từ xa là lắp đặt thiết bị đầu cuối ở vị trí xa trung tâm, kết nối với máy chủ qua đường dây điện thoại và sử dụng modem hai chiều để truyền tín hiệu, giúp người dùng truy cập hệ thống từ xa một cách hiệu quả.
Hình 1.1: Mô hình truyền dữ liệu từ xa đầu tiên
Các dạng đầu tiên của thiết bị đầu cuối gồm máy đọc bìa, máy in, thiết bị xử lý tín hiệu và cảm biến Việc kết nối từ xa của các thiết bị này cho phép trao đổi dữ liệu qua nhiều vùng khác nhau, tạo thành nền tảng của hệ thống mạng sơ khai.
Trong quá trình giới thiệu các thiết bị đầu cuối từ xa, các nhà khoa học đã phát triển nhiều loại thiết bị điều khiển đặc biệt nhằm nâng cao khả năng tương tác giữa người dùng và máy tính Một trong những sản phẩm tiêu biểu là hệ thống thiết bị đầu cuối 3270 của IBM, gồm các màn hình, hệ thống điều khiển và thiết bị truyền thông liên kết với trung tâm tính toán Hệ thống 3270 ra đời từ năm 1971, giúp mở rộng khả năng tính toán của trung tâm máy tính đến các vùng xa xôi Để giảm tải nhiệm vụ truyền thông của máy tính trung tâm và giảm số lượng liên kết giữa trung tâm và các thiết bị đầu cuối, IBM cùng các công ty máy tính khác đã sản xuất nhiều loại thiết bị phù hợp để nâng cao hiệu quả hoạt động.
Thiết bị kiểm soát truyền thông có nhiệm vụ nhận các bit tín hiệu từ các kênh truyền thông, gom chúng thành các byte dữ liệu và chuyển nhóm các byte đó tới máy tính trung tâm để xử lý Nó cũng thực hiện việc gửi tín hiệu trả lời từ máy tính trung tâm đến các trạm xa, giúp giảm thời gian xử lý trên máy chủ và xây dựng các thiết bị logic đặc trưng.
Thiết bị kiểm soát nhiều đầu cuối cho phép quản lý cùng lúc nhiều thiết bị đầu cuối, giúp giảm bớt các dây kết nối phức tạp và tiết kiệm chi phí Máy tính trung tâm chỉ cần kết nối với một thiết bị kiểm soát duy nhất để điều khiển tất cả các thiết bị đầu cuối liên kết, nâng cao hiệu quả vận hành Đặc biệt, khi thiết bị kiểm soát nằm xa máy tính, chỉ cần sử dụng một đường điện thoại là đã có thể phục vụ nhiều thiết bị đầu cuối khác nhau, đảm bảo tính linh hoạt và tiết kiệm hạ tầng mạng.
Hình 1.2: Mô hình trao đổi mạng của hệ thống 3270
Trong những năm 1970, các thiết bị đầu cuối sử dụng phương pháp liên kết qua đường cáp trong khu vực ra đời, giúp nâng cao tốc độ truyền dữ liệu và kết hợp khả năng tính toán của các máy tính Để tăng cường khả năng tính toán của nhiều máy, các nhà sản xuất bắt đầu xây dựng các mạng phức tạp Vào thập niên 1980, hệ thống đường truyền tốc độ cao được thiết lập tại Bắc Mỹ và châu Âu, mở đường cho các nhà cung cấp dịch vụ truyền thông với các đường truyền vượt trội so với điện thoại thường, phù hợp với chi phí thuê bao hợp lý Các nhà cung cấp dịch vụ này xây dựng mạng lưới kết nối giữa các thành phố và khu vực, cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu cho các nhà xây dựng mạng, giúp họ tận dụng tối đa năng lực truyền thông của nhà cung cấp mà không cần xây dựng lại hạ tầng riêng.
Năm 1974, IBM giới thiệu loạt thiết bị đầu cuối dành cho ngân hàng và thương mại, cho phép nhiều người dùng truy cập cùng lúc vào một máy tính chung qua cáp mạng Việc liên kết các máy tính trong phạm vi nhỏ như tòa nhà hoặc khu nhà giúp giảm chi phí cho thiết bị và phần mềm Chính vì thế, nghiên cứu về khả năng sử dụng chung môi trường truyền thông và tài nguyên của các máy tính đã nhanh chóng thu hút đầu tư.
Năm 1977, công ty Datapoint Corporation giới thiệu hệ điều hành mạng Arcnet (Attached Resource Computer Network) ra thị trường, mở ra kỷ nguyên mới cho công nghệ mạng Mạng Arcnet cho phép kết nối các máy tính và trạm đầu cuối qua cáp mạng, trở thành hệ điều hành mạng cục bộ đầu tiên trong lịch sử công nghệ Đây là bước đột phá quan trọng, đánh dấu sự phát triển của các hệ thống mạng nội bộ và nền tảng cho các mạng máy tính hiện đại sau này.
Từ khi các công ty bắt đầu ra mắt nhiều sản phẩm công nghệ, đặc biệt là khi máy tính cá nhân ngày càng phổ biến rộng rãi Sự gia tăng nhanh chóng số lượng máy tính trong các văn phòng và cơ quan đòi hỏi việc kết nối chúng để tối ưu hóa hiệu quả làm việc Việc kết nối các thiết bị công nghệ không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn mang lại nhiều lợi ích quan trọng cho người sử dụng trong môi trường làm việc hiện đại.
Trong bối cảnh lượng lớn thông tin ngày càng gia tăng, nhu cầu xử lý dữ liệu hiệu quả đang trở nên cấp thiết Mạng máy tính đã trở thành phần không thể thiếu trong mọi lĩnh vực như khoa học, quân sự, thương mại, giáo dục và dịch vụ, mang lại khả năng kết nối toàn diện Việc kết nối các máy tính qua mạng mở ra các khả năng mới to lớn, thúc đẩy tăng cường hiệu quả giao tiếp, chia sẻ dữ liệu và hợp tác trong công việc Hiện nay, mạng máy tính đã trở thành một yếu tố không thể thiếu trong cuộc sống và công việc hàng ngày của chúng ta.
Sử dụng chung tài nguyên mạng giúp các thành viên có thể truy cập dễ dàng vào các thiết bị, chương trình và dữ liệu mà không cần quan tâm đến vị trí của chúng Việc chia sẻ tài nguyên mạng tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động hợp tác và nâng cao hiệu suất làm việc trên hệ thống Các tài nguyên trở thành nguồn lực chung, giúp tối ưu hóa sử dụng và giảm thiểu chi phí cho các thành viên mạng.
Tăng độ tin cậy của hệ thống là nhờ khả năng bảo trì dễ dàng và lưu trữ (backup) dữ liệu chung một cách hiệu quả Khi gặp sự cố hệ thống, dữ liệu có thể được khôi phục nhanh chóng để giảm thiểu thời gian gián đoạn Ngoài ra, trong trường hợp trục trặc tại một trạm làm việc, các trạm khác có thể thay thế để duy trì hoạt động liên tục của hệ thống.
Nâng cao chất lượng và hiệu quả khai thác thông tin là chìa khóa để tối ưu hóa hoạt động kinh doanh hiện đại Khi thông tin được chia sẻ và sử dụng chung, người dùng có khả năng tổ chức lại công việc một cách linh hoạt, đáp ứng nhanh chóng các nhu cầu của hệ thống ứng dụng kinh doanh Điều này giúp nâng cao năng suất, thúc đẩy đổi mới và đảm bảo sự cạnh tranh bền vững trên thị trường.
Cung cấp sự thống nhất giữa các dữ liệu
Để nâng cao năng lực xử lý, việc kết hợp các bộ phận phân tán đóng vai trò quan trọng, giúp tối ưu hóa hiệu suất hệ thống Đồng thời, tăng cường khả năng truy cập đến các dịch vụ mạng đa dạng trên toàn cầu mở ra nhiều cơ hội mới cho doanh nghiệp và người dùng.
Giới thiệu mạng máy tính
Mục tiêu: Mô tả được các đặc trưng cơ bản của mạng máy tính
2.1 Định nghĩa mạng máy tính và mục đích của việc kết nối mạng:
*Nhu cầu của việc kết nối mạng máy tính:
Việc nối máy tính thành mạng từ lâu đã trở thành một nhu cầu khách quan vì:
Trong lĩnh vực công việc, có nhiều nhiệm vụ liên quan đến phân tán hoặc xử lý thông tin, đòi hỏi sự kết hợp giữa truyền thông và xử lý dữ liệu từ xa Các công việc này thường yêu cầu sử dụng các phương tiện truyền thông từ xa để đảm bảo hiệu quả và độ chính xác cao Việc tích hợp truyền thông và xử lý dữ liệu từ xa là yếu tố then chốt giúp tối ưu hoá quá trình làm việc, đặc biệt trong bối cảnh công nghệ số ngày càng phát triển mạnh mẽ.
- Chia sẻ các tài nguyên trên mạng cho nhiều người sử dụng tại một thời điểm (ổ cứng, máy in, ổ CD ROM )
- Nhu cầu liên lạc, trao đổi thông tin nhờ phương tiện máy tính
- Các ứng dụng phần mềm đòi hòi tại một thời điểm cần có nhiều người sử dụng, truy cập vào cùng một cơ sở dữ liệu.
* Định nghĩa mạng máy tính
Mạng máy tính là tập hợp các máy tính độc lập được kết nối với nhau thông qua các đường truyền vật lý, hoạt động theo các quy ước truyền thông chuẩn.
Khái niệm máy tính độc lập được hiểu là các máy tính không có máy nào có khả năng khởi động hoặc đình chỉ một máy khác.
Các đường truyền vật lý được hiểu là các môi trường truyền tín hiệu vật lý (có thể là hữu tuyến hoặc vôtuyến)
Các quy ước truyền thông là nền tảng giúp các máy tính có thể giao tiếp hiệu quả với nhau, đóng vai trò quan trọng hàng đầu trong công nghệ mạng máy tính Chúng định rõ cách các thiết bị trao đổi dữ liệu, đảm bảo quá trình truyền thông diễn ra chính xác và thống nhất Việc áp dụng các quy ước này giúp hệ thống mạng vận hành trơn tru, nâng cao hiệu quả kết nối liên tục giữa các máy tính trong mạng.
2.2 Đặc trưng kỹ thuật của mạng máy tính:
Một mạng máy tính có các đặc trưng kỹ thuật cơ bản như sau:
Trong một mạng máy tính, cáp mạng đóng vai trò là thành tố quan trọng giúp truyền các tín hiệu điện tử giữa các thiết bị Tín hiệu truyền qua cáp mạng chính là dữ liệu được mã hóa dưới dạng các xung nhị phân (ON/OFF), phản ánh thông tin cần truyền Tất cả các tín hiệu này đều là sóng điện từ, và việc chọn lựa đường truyền phù hợp phụ thuộc vào tần số của sóng điện từ đó Đặc điểm nổi bật của đường truyền là khả năng truyền tải tín hiệu, giúp đảm bảo dữ liệu được gửi đi chính xác và hiệu quả.
Thông thường người ta hay phân loại đường truyền theo hai loại:
- Đường truyền hữu tuyến: các máy tính được nối với nhau bằng các dây cáp mạng.
Đường truyền vô tuyến giúp các máy tính truyền tín hiệu thông qua sóng vô tuyến, mang lại khả năng kết nối linh hoạt và tiện lợi Các thiết bị điều chế và giải điều chế đóng vai trò quan trọng trong quá trình truyền tải dữ liệu, đảm bảo sóng vô tuyến được chuyển đổi chính xác giữa các thiết bị đầu cuối Đây là phương pháp truyền tín hiệu hiệu quả trong các mạng không dây hiện đại, giúp phục vụ nhu cầu truyền thông nhanh chóng và ổn định.
Các kỹ thuật chuyển mạch trong mạng đảm nhận vai trò quan trọng trong việc hướng thông tin đến đúng đích, giúp xác định tuyến đường tối ưu giữa các nút mạng Chúng đảm bảo hiệu quả truyền tải dữ liệu, tối ưu hóa băng thông và nâng cao độ tin cậy trong hoạt động của hệ thống mạng Hiện tại, có nhiều kỹ thuật chuyển mạch phổ biến như chuyển mạch mạch dữ liệu, chuyển mạch gói, giúp các nút mạng xác định chính xác hướng truyền tín hiệu phù hợp Các kỹ thuật này đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao hiệu suất và khả năng mở rộng của mạng máy tính hiện đại.
Kỹ thuật chuyển mạch kênh là phương pháp thiết lập một kênh truyền cố định giữa hai thực thể cần giao tiếp, duy trì kết nối xuyên suốt quá trình trao đổi dữ liệu Khi hai bên đã thiết lập liên lạc, dữ liệu sẽ được truyền đi theo con đường cố định này, đảm bảo sự ổn định và liên tục trong liên lạc Phương pháp này thường được sử dụng trong các hệ thống yêu cầu truyền dữ liệu liên tục và đáng tin cậy.
Kỹ thuật chuyển mạch thông báo là phương pháp truyền dữ liệu trong mạng, trong đó thông báo là đơn vị dữ liệu của người dùng có khuôn dạng được quy định trước Mỗi thông báo chứa các thông tin điều khiển quan trọng, trong đó xác định chính xác đích cần truyền tới Dựa vào các thông tin điều khiển này, các nút trung gian trong mạng có thể chuyển tiếp thông báo tới nút kế tiếp trên con đường dẫn đến đích cuối cùng một cách chính xác và hiệu quả.
Kỹ thuật chuyển mạch gói là phương pháp truyền dữ liệu trong đó mỗi thông báo được chia thành nhiều gói nhỏ gọi là packet, có định dạng quy định trước Mỗi gói tin chứa các thông tin điều khiển, bao gồm địa chỉ nguồn (người gửi) và địa chỉ đích (người nhận), giúp xác định định tuyến chính xác Các gói tin của cùng một thông báo có thể được gửi đi qua mạng qua nhiều con đường khác nhau để tối ưu hóa tốc độ và độ tin cậy của truyền tải.
Kiến trúc mạng máy tính là cách kết nối các máy tính với nhau dựa trên các quy tắc và quy ước chung Nó xác định các thành phần và phương thức truyền dữ liệu để đảm bảo hoạt động hiệu quả của mạng Việc thiết kế kiến trúc mạng phù hợp giúp tối ưu hóa hiệu suất, độ tin cậy và bảo mật cho hệ thống mạng.
Khi nói đến kiến trúc của mạng người ta muốn nói tới hai vấn đề là hình trạng mạng (network topology) và giao thức mạng (network protocol)
- Network topology: Các kết nối các máy tính với nhau về mặt hình học mà ta gọi là tô pô của mạng
Giao thức mạng là tập hợp các quy ước truyền thông giữa các thực thể truyền dữ liệu trong mạng, giúp đảm bảo quá trình giao tiếp diễn ra hiệu quả và chính xác Các giao thức phổ biến nhất hiện nay bao gồm TCP/IP, NETBIOS và IPX/SPX, đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng và duy trì hoạt động của các mạng máy tính ngày càng phức tạp.
Hệ điều hành mạng là một phần mềm hệ thống có các chức năng sau:
Quản lý tài nguyên hệ thống bao gồm hai loại chính: tài nguyên thông tin và tài nguyên thiết bị Quản lý tài nguyên thông tin liên quan đến việc lưu trữ, tìm kiếm, xóa, sao chép và phân nhóm các tệp nhằm đảm bảo việc truy cập dữ liệu hiệu quả Trong khi đó, quản lý tài nguyên thiết bị tập trung vào điều phối sử dụng CPU và các thiết bị ngoại vi để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của hệ thống.
Quản lý người dùng và các công việc trên hệ thống là nhiệm vụ quan trọng của hệ điều hành, giúp kiểm soát truy cập và phân quyền sử dụng Hệ điều hành đảm bảo giao tiếp hiệu quả giữa người dùng, các chương trình ứng dụng và thiết bị của hệ thống, từ đó tối ưu hóa hiệu suất hoạt động và đáp ứng nhu cầu của người dùng một cách linh hoạt và an toàn.
Các hệ điều hành phổ biến như Windows NT, Windows 9X, Windows 2000, Unix và Novell cung cấp các tiện ích nhằm hỗ trợ khai thác hệ thống một cách thuận lợi, bao gồm các chức năng như định dạng đĩa, sao chép tệp và thư mục, in ấn chung, giúp người dùng dễ dàng quản lý và vận hành hệ thống một cách hiệu quả.
Phân loại mạng máy tính
Mục tiêu: Phân loại và xác định đuợc các kiểu thiết kế mạng máy tính thông dụng
Có nhiều cách phân loại mạng khác nhau dựa trên các yếu tố chính làm tiêu chuẩn, trong đó thường được chia thành các loại dựa trên tiêu chí như cấu trúc mạng, phạm vi hoạt động, hoặc mục đích sử dụng Phân loại mạng theo cấu trúc giúp xác định hình thức tổ chức của mạng, như mạng LAN, mạng MAN, hay mạng WAN Ngoài ra, mạng còn được phân loại dựa trên phạm vi địa lý, từ mạng cục bộ đến mạng toàn cầu, phù hợp với nhu cầu liên kết và truyền tải dữ liệu Việc lựa chọn phương pháp phân loại phù hợp giúp tối ưu hóa hoạt động và quản lý mạng, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và kinh tế của người dùng.
- Khoảng cách địa lý của mạng
- Kỹ thuật chuyển mạch mà mạng áp dụng
- Hệ điều hành mạng sử dụng
Tuy nhiên trong thực tế nguời ta thường chỉ phân loại theo hai tiêu chí đầu tiên
3.1 Phân loại mạng theo khoảng cách địa lý :
Nếu lấy khoảng cách địa lý làm yếu tố phân loại mạng thì ta có mạng cục bộ, mạng đô thị, mạng diện rộng, mạng toàn cầu.
Mạng cục bộ (LAN - Local Area Network) là loại mạng được thiết lập trong phạm vi nhỏ hẹp như trong một tòa nhà hoặc xí nghiệp Đây là mạng nội bộ hoạt động trong khu vực giới hạn, với khoảng cách tối đa giữa các máy tính chỉ vài km LAN giúp kết nối các thiết bị một cách nhanh chóng, hiệu quả, phù hợp cho các doanh nghiệp và tổ chức có nhu cầu chia sẻ tài nguyên nội bộ.
Mạng đô thị (MAN - Metropolitan Area Network) là hệ thống mạng được lắp đặt trong phạm vi một đô thị hoặc trung tâm văn hóa xã hội, giúp kết nối các tổ chức, doanh nghiệp và cộng đồng trong khu vực Với bán kính tối đa khoảng 100 km, mạng đô thị cung cấp khả năng truyền dữ liệu nhanh và ổn định, tối ưu hóa hoạt động giao tiếp và chia sẻ thông tin trong khu vực đô thị Đây là giải pháp mạng lý tưởng để nâng cao hiệu suất kết nối trong các trung tâm phát triển kinh tế và văn hóa của thành phố.
Mạng diện rộng (WAN - Wide Area Network) là loại mạng có phạm vi phủ sóng rộng lớn, có khả năng vượt qua giới hạn quốc gia và cả lục địa WAN kết nối các mạng nhỏ hơn như LAN (Local Area Network) thành một mạng liên kết toàn cầu, giúp truyền dữ liệu nhanh chóng và ổn định trên phạm vi quốc tế Đây là hệ thống mạng quan trọng trong hoạt động kinh doanh và liên lạc toàn cầu, đảm bảo khả năng trao đổi thông tin liên tục trên quy mô rộng lớn.
Mạng toàn cầu ( GAN - Global Area Network ) : là mạng có phạm vi trải rộng toàn cầu
3.2 Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch:
Nếu lấy kỹ thuật chuyển mạch làm yếu tố chính để phân loại sẽ có: mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch thông báo và mạng chuyển mạch gói.
M ạ ch chu yển m ạ ch kênh (circuit switched network) :
Khi hai thực thể cần trao đổi thông tin, hệ thống sẽ thiết lập một kênh cố định để duy trì kết nối cho đến khi hai bên ngắt liên lạc Các dữ liệu chỉ được truyền qua con đường cố định này, đảm bảo sự liên tục và ổn định trong quá trình truyền tải Tuy nhiên, chuyển mạch kênh có nhược điểm là tiêu tốn thời gian để thiết lập kênh truyền cố định ban đầu và hiệu suất sử dụng mạng không cao do không tận dụng tối đa băng thông.
Mạng chuyển mạch thông báo (message switched network) :
Thông báo là dạng dữ liệu có khuôn mẫu được quy định sẵn của người dùng, chứa các thông tin điều khiển rõ ràng về đích cần hướng tới Các nút trung gian trong mạng sử dụng thông tin điều khiển trong thông báo để chuyển tiếp tới nút tiếp theo trên lộ trình đến đích, đồng thời tạm thời lưu giữ thông tin để xử lý hoặc chuyển đi tiếp khi cần Tùy thuộc vào điều kiện mạng, thông báo có thể di chuyển qua nhiều đường dẫn khác nhau để đảm bảo đến đích một cách hiệu quả Phương pháp truyền thông này mang lại nhiều ưu điểm về linh hoạt và khả năng tối ưu hóa quá trình truyền dữ liệu.
- Hiệu suất sử dụng đường truyền cao vì không bị chiếm dụng độc quyền mà được phân chia giữa nhiều thực thể truyền thông
Mỗi nút mạng có khả năng lưu trữ thông tin tạm thời trước khi gửi đi, giúp giảm thiểu tình trạng tắc nghẽn mạng Việc điều chỉnh chức năng lưu trữ này đóng vai trò quan trọng trong tối ưu hóa hiệu suất mạng, đảm bảo dữ liệu truyền tải thông suốt và nhanh chóng hơn Nhờ đó, mạng lưới hoạt động ổn định hơn, giảm thiểu các sự cố gây gián đoạn dịch vụ.
- Có thể điều khiển việc truyền tin bằng cách sắp xếp độ ưu tiên cho các thông báo.
- Có thể tăng hiệu suất sử dụng giải thông của mạng bằng cách gắn địa chỉ quảng bá (broadcast addressing) để gửi thông báo đồng thời tới nhiều đích.
Nhược điểm của phương pháp này là:
Việc không giới hạn kích thước của thông báo dẫn đến phí lưu giữ tạm thời tăng cao, gây ảnh hưởng tiêu cực đến thời gian phản hồi yêu cầu của các trạm Điều này làm giảm hiệu quả vận hành hệ thống và gây khó khăn trong việc quản lý dữ liệu truyền tải Để tối ưu hóa quy trình, cần có các hạn chế về kích thước thông báo nhằm giảm thiểu chi phí lưu giữ tạm thời và cải thiện thời gian trả lời yêu cầu của các trạm.
Mạng chuyển mạch gói là hệ thống trong đó các thông báo được chia thành nhiều gói nhỏ gọi là gói tin, có khuôn dạng xác định trước Mỗi gói tin chứa các thông tin điều khiển cần thiết, bao gồm địa chỉ nguồn (người gửi) và địa chỉ đích (người nhận) Các gói tin thuộc cùng một thông báo có thể được gửi qua mạng theo nhiều con đường khác nhau để đến đích một cách linh hoạt và hiệu quả.
Phương pháp chuyển mạch thông báo và chuyển mạch gói có nhiều điểm tương đồng, nhưng khác biệt chính nằm ở hạn chế về kích thước gói tin để các nút mạng có thể xử lý toàn bộ trong bộ nhớ mà không cần lưu trữ tạm thời trên đĩa Do đó, mạng chuyển mạch gói thường hiệu quả hơn so với mạng chuyển mạch thông báo trong việc truyền dữ liệu.
Tích hợp hai kỹ thuật chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói vào trong một mạng thống nhất được mạng tích hợp số ISDN (Integated Services Digital Network)
3.3 Phân loại theo kiến trúc mạng sử dụng:
Kiến trúc của mạng bao gồm hai vấn đề: hình trạng mạng (Network topology) và giao thức mạng (Network protocol)
Hình trạng mạng: Cách kết nối các máy tính với nhau về mặt hình học mà ta gọi là tô pô của mạng
Giao thức mạng: Tập hợp các quy ước truyền thông giữa các thực thể truyền thông mà ta gọi là giao thức (hay nghi thức) của mạng
Khi phân loại theo topo mạng người ta thường có phân loại thành: mạng hình sao, tròn, tuyến tính
Phân loại theo giao thức mà mạng sử dụng người ta phân loại thành mạng : TCP/IP, mạng NETBIOS
Tuy nhiên cách phân loại trên không phổ biến và chỉ áp dụng cho các mạng cục bộ
3.4 Phân loại theo hệ điều hành mạng:
Phân loại hệ điều hành mạng có thể dựa trên mô hình mạng, chẳng hạn như mạng ngang hàng hoặc mạng khách/chủ, hoặc theo tên hệ điều hành như Windows NT, Unix, Novell Những mô hình này giúp xác định cách quản lý và vận hành mạng một cách hiệu quả Windows NT thường được sử dụng trong các môi trường doanh nghiệp, trong khi Unix và Novell phù hợp cho các hệ thống yêu cầu độ ổn định cao và bảo mật tốt Việc hiểu rõ các loại hệ điều hành mạng giúp doanh nghiệp lựa chọn giải pháp phù hợp nhất để tối ưu hóa hoạt động mạng.
Giới thiệu các mạng máy tính thông dụng nhất
Mục tiêu: Giới thiệu đặc trưng của một số mạng máy tính hiện nay đang được sử dụng phổ biến nhất trong nước và trên thế giới
Mạng cục bộ (LAN) là mạng kết nối các máy tính và thiết bị mạng trong một phạm vi địa lý nhỏ như trong một tòa nhà hoặc khu công sở Mạng LAN giúp các thiết bị liên kết với nhau một cách nhanh chóng và hiệu quả, phục vụ nhu cầu chia sẻ dữ liệu và tài nguyên nội bộ Đây là giải pháp tối ưu cho các tổ chức muốn nâng cao khả năng giao tiếp nội bộ và giảm thiểu chi phí truyền dữ liệu.
Mạng cục bộ có các đặc tính sau:
- Tốc độ truyền dữ liệu cao
- Phạm vi địa lý giới hạn
- Sở hữu của một cơ quan/tổ chức
4.2 Mạng diện rộng với kết nối LAN TO LAN:
Mạng diện rộng (WAN) là hệ thống kết nối của các mạng LAN, cho phép truyền dữ liệu qua phạm vi lớn hơn nhiều so với mạng cục bộ WAN có thể trải dài trên phạm vi một vùng, quốc gia hoặc thậm chí toàn cầu, giúp kết nối các tổ chức và người dùng ở các địa điểm khác nhau một cách hiệu quả Mạng diện rộng đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng hạ tầng mạng toàn cầu, hỗ trợ hoạt động kinh doanh và giao tiếp quốc tế.
- Tốc độ truyền dữ liệu không cao
- Phạm vi địa lý không giới hạn
- Thường triển khai dựa vào các công ty truyền thông, bưu điện và dùng các hệ thống truyền thông này để tạo dựng đường truyền
- Một mạng WAN có thể là sở hữu của một tập đoàn/tổ chức hoặc là mạng kết nối của nhiều tập đoàn/tỗ chức
Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ là sự ra đời của liên mạng INTERNET,
- Là một mạng toàn cầu
- Là sự kết hợp của vô số các hệ thống truyền thông, máy chủ cung cấp thông tin và dịch vụ, các máy trạm khai thác thông tin
- Dựa trên nhiều nền tảng truyền thông khác nhau, nhưng đều trên nền giao thức TCP/IP
- Là sở hữu chung của toàn nhân loại
- Càng ngày càng phát triển mãnh liệt
Mạng nội bộ doanh nghiệp là một phiên bản thu nhỏ của Internet, giới hạn phạm vi người dùng trong cơ quan, công ty hoặc tổ chức, được tích hợp công nghệ kiểm soát truy cập và bảo mật thông tin chặt chẽ Được xây dựng dựa trên nền tảng các mạng LAN và WAN sử dụng công nghệ Internet, mạng nội bộ giúp tối ưu hóa việc chia sẻ dữ liệu, nâng cao an ninh và kiểm soát truy cập nội bộ một cách hiệu quả.
CÂU HỎI ÔN TẬP
1 Hiểu thế nào là mạng máy tính Hãy trình bày tóm tắt chức năng các thành phần chủ yếu của một mạng máy tính ?
2 Hãy phát biểu các lợi ích khi kết nối các máy tính thành mạng
Hình 1.3:Mạng diện rộng với kết nối LAN
3 Trình bày nguyên tắc hoạt động của mạng chuyển mạch kênh (Circuit
4 Trình bày nguyên tắc hoạt động của mạng chuyển mạch gói (Packet
Switched Networks) Vì sao nói kỹ thuật chuyển mạch gói có hiệu suất kênh truyền cao, vì sao ?
5 Vì sao mạng chuyển mạch gói có tốc độ trao đổi thông tin nhanh hơn tốc độ trao đổi thông tin trong mạch chuyển mạch tin báo?
6 Hiểu thế nào là mạng cục bộ LAN (Local Area Networks) và nêu các đặc trưng cơ bản của nó
7 Hiểu thế nào là mạng đô thị MAN (Metropolitan Area Networks) và nêu đặc trưng cơ bản của nó
8 Hiểu thế nào là mạng diện rộngWAN và nêu những đặc trưng của mạng diện rộng ?
Mô hình tham khảo OSI
Trong các mạng máy tính, cấu trúc đa tầng của mô hình OSI giúp giảm độ phức tạp trong thiết kế hệ thống bằng cách chia thành các lớp có chức năng riêng biệt, trong đó mỗi tầng cung cấp dịch vụ cho tầng trên Các mối quan hệ giữa các tầng gồm có quan hệ theo chiều ngang, yêu cầu các máy tính cùng tầng phải giao tiếp bằng các giao thức chuẩn, và quan hệ theo chiều dọc, giữa các tầng trong cùng một máy, xác định các thao tác và dịch vụ do tầng dưới cung cấp cho tầng trên Để đảm bảo sự kết nối và tương thích giữa các mạng khác nhau, các tiêu chuẩn quốc tế đã được xây dựng, bao gồm mô hình OSI ra đời năm 1984, với 7 tầng rõ ràng nhằm thúc đẩy sự hợp tác của các nhà nghiên cứu và nhà sản xuất trong lĩnh vực viễn thông và công nghệ thông tin.
Tầng 1, còn gọi là tầng vật lý, chịu trách nhiệm cung cấp các phương tiện truyền tin và thủ tục khởi động, duy trì cũng như hủy bỏ các liên kết vật lý Tầng này cho phép truyền các dòng dữ liệu dạng bit qua các phương tiện truyền dẫn vật lý, đảm bảo chức năng truyền tải dữ liệu một cách hiệu quả và chính xác.
Tầng liên kết dữ liệu (Data Link) có trách nhiệm thiết lập, duy trì và huỷ bỏ các liên kết dữ liệu nhằm kiểm soát luồng dữ liệu hiệu quả Tầng này cũng phát hiện và khắc phục các lỗi truyền tin, đảm bảo dữ liệu được truyền tải an toàn và chính xác giữa các thiết bị mạng Việc quản lý liên kết dữ liệu giúp duy trì hoạt động ổn định của mạng, đồng thời nâng cao hiệu suất truyền dữ liệu.
- Tầng 3 (tầng mạng-Network): chọn đường truyền tin trong mạng, thực hiện kiểm soát luồng dữ liệu, khắc phục sai sót, cắt hợp dữ liệu.
- Tầng 4 (tầng giao vận-Transport): kiểm soát giữa các nút của luồng dữ liệu, khắc phục sai sót, có thể thực hiện ghép kênh và cắt hợp dữ liệu.
Tầng 5, hay còn gọi là tầng Phiên (Session), chịu trách nhiệm thiết lập, duy trì đồng bộ hóa và huỷ bỏ các phiên truyền thông Việc liên kết các phiên phải được thực hiện qua quá trình đối thoại và sử dụng các tham số điều khiển phù hợp Đây là bước quan trọng trong quá trình quản lý các kết nối truyền thông để đảm bảo sự ổn định và hiệu quả của hệ thống mạng.
- Tầng 6 (tầng trình dữ liệu-Presentation): biểu diễn thông tin theo cú pháp dữ liệu của người sử dụng Loại mã sử dụng và vấn đề nén dữ liệu.
Tầng 7, còn gọi là tầng ứng dụng (Application), là giao diện trung gian giữa người dùng và hệ thống mạng Tầng này xử lý ngữ nghĩa của thông tin, giúp người dùng truy cập và quản lý các dịch vụ như chuyển giao tệp, thư điện tử và các ứng dụng mạng khác một cách dễ dàng và hiệu quả.
Hình 2.1: Mô hình 7 mức OSI
Mạng truyền tin chủ yếu dựa vào các nghi thức giao tiếp hoặc giao thức đã được xác định trước, trong đó liên lạc diễn ra ở các lớp thấp của mỗi máy rồi dần dần truyền lên các lớp phù hợp Mô hình OSI gồm 7 lớp giúp hình dung dòng lưu chuyển yêu cầu truy cập tài nguyên mạng bắt đầu từ lớp trên cùng, chuyển đổi thành các xung mã hoá truyền bằng các phương tiện như điện, quang, từ, vi ba hoặc sóng vô tuyến, qua đó các lớp trên hai máy tính có thể liên lạc và hiểu nhau Quá trình mã hoá này cho phép các lớp OSI trên máy nguồn liên lạc với các lớp tương ứng trên máy đích qua các giao thức theo chiều ngược lại, cho đến khi dữ liệu đến lớp trên cùng và được giải mã thành công, giúp hai máy tính có thể trao đổi dữ liệu một cách độc lập như thể chúng cùng nằm trên một hệ thống duy nhất Mặc dù mô hình OSI không quy định rõ giao thức nào sẽ sử dụng để truyền dữ liệu hay thiết bị nào sẽ tham gia, nó cung cấp một khung hướng dẫn chung để các thiết bị khác nhau thực hiện liên lạc chính xác qua mạng Vậy, quá trình đóng gói dữ liệu để truyền đi qua mạng diễn ra như thế nào?
Dữ liệu truyền qua mạng được chia thành các gói dữ liệu (packets), gồm yêu cầu từ máy nguồn và phản hồi từ máy đích Các gói này phải trải qua quá trình đóng gói trong chồng giao thức, phù hợp với các khuôn dạng và lược đồ của từng lớp trong mô hình OSI Mỗi gói chứa thông tin quan trọng như yêu cầu hoặc hồi đáp, địa chỉ mạng để xác định đích, cùng với các cơ chế kiểm tra lỗi và kiểm soát dòng nhằm đảm bảo dữ liệu đến nơi đúng trạng thái ban đầu và không bị gửi quá nhanh Các thông tin này được tích hợp trong các khung dữ liệu do các lớp của mô hình OSI tạo ra, với phần đầu và phần đuôi chứa các trường dữ liệu bổ sung như header và trailer, giúp quản lý và đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu khi truyền qua các lớp.
Trước khi truyền dữ liệu, hai thực thể ở cùng tầng cần thiết lập kết nối bằng cách thương lượng về tập tham số sử dụng trong quá trình truyền Quá trình truyền dữ liệu bắt đầu từ lớp trên cùng (Layer 7 - Application) và sau đó đi xuống các lớp dưới, mỗi lớp sẽ bao gói dữ liệu với phần đầu đề chứa các thông tin nhận diện giúp chuyển tiếp dữ liệu đến lớp kế tiếp Trong quá trình này, các giao thức tại các lớp từ 5 đến 3 gắn thêm các phần đầu đề mới và phân mảnh dữ liệu thành các phần nhỏ hơn để dễ quản lý Khi dữ liệu đến lớp 2 (Data Link), các giao thức sẽ lắp ráp dữ liệu thành khung và gắn thêm phần đầu cuối, rồi chuyển xuống lớp 1 (Physical) để truyền qua phương tiện mạng Quá trình này diễn ra ngược lại tại điểm đến, gọi là quá trình tách bỏ liên kết, trong đó phần đầu và cuối của từng tầng được tháo ra, so sánh để đảm bảo dữ liệu chính xác, giúp truyền thông hiệu quả giữa các hệ thống khác nhau Hệ thống chuyển mạch gói theo phương pháp liên kết hoặc không liên kết đều sử dụng địa chỉ đích để quản lý dữ liệu, trong đó chuyển mạch liên kết gồm các gói dữ liệu có liên kết, còn chuyển mạch không liên kết truyền các gói độc lập theo tuyến đường xác định Nghiên cứu về mô hình OSI bắt đầu từ năm 1971 bởi ISO nhằm mở rộng khả năng tương tác giữa các sản phẩm của các nhà sản xuất khác nhau, nhấn mạnh ưu điểm là cung cấp giải pháp để truyền thông hiệu quả giữa các hệ thống máy tính không tương thích, miễn là chúng tuân thủ các điều kiện chung.
Chúng cài đặt cùng một tập các chức năng truyền thông
Các chức năng đó được tổ chức thành cùng một tập các tầng các tầng đồng mức phải cung cấp các chức năng như nhau
Các tầng đồng mức khi trao đổi với nhau sử dụng chung một giao thức
Mô hình OSI chia mạng máy tính thành bảy tầng theo phương pháp phân tầng, giúp tổ chức và quản lý các chức năng mạng một cách rõ ràng Đây là khung tiêu chuẩn cho phép các tiêu chuẩn mạng khác nhau tích hợp và hoạt động cùng nhau một cách hiệu quả Mô hình OSI xác định rõ các mặt hoạt động của mạng mà các tiêu chuẩn mạng có thể hướng tới, tạo ra một nền tảng chuẩn chung trong lĩnh vực mạng máy tính Do đó, mô hình OSI đóng vai trò như một tiêu chuẩn tổng quát cho các tiêu chuẩn mạng khác nhau, thúc đẩy sự tương thích và phát triển trong công nghệ mạng.
* Nguyên tắc sử dụng khi định nghĩa các tầng hệ thống mở
Sau đây là các nguyên tắc mà ISO quy định dùng trong quá trình xây dựng mô hình OSI
Không định nghĩa quá nhiều tầng để việc xác định và ghép nối các tầng không quá phức tạp.
- Tạo các ranh giới các tầng sao cho việc giải thích các phục vụ và số các tương tác qua lại hai tầng là nhỏ nhất.
- Tạo các tầng riêng biệt cho các chức năng khác biệt nhau hoàn toàn về kỹ thuật sử dụng hoặc quá trình thực hiên
- Các chức năng giống nhau được đặt trong cùng một tầng
- Lựa chọn ranh giới các tầng tại các điểm mà những thử nghiệm trong quá khứ thành công.
- Các chức năng được xác định sao cho chúng có thể dễ dàng xác định lại, và các nghi thức của chúng có thể thay đổi trên mọi hướng.
- Tạo ranh giới các tầng mà ở đó cần có những mức độ trừu tượng khác nhau trong việc sử dụng số liệu
- Cho phép thay đổi các chức năng hoặc giao thức trong tầng không ảnh hưởng đến các tầng khác.
- Tạo các ranh giới giữa mỗi tầng với tầng trên và dưới nó.
Các giao thức trong mô hình OSI
Mục tiêu: Trìnhbày các giao thức hiện có trong mô hình OSI.
Trong mô hình OSI có hai loại giao thức chính được áp dụng: giao thức có liên kết (connection - oriented) và giao thức không liên kết (connectionless)
Trong quá trình truyền dữ liệu giữa hai tầng đồng mức, việc thiết lập một liên kết có liên kết là rất quan trọng Trước khi truyền thông tin, cần phải thiết lập một liên kết logic để các gói tin có thể được trao đổi một cách an toàn và hiệu quả hơn Việc có liên kết logic giúp nâng cao độ an toàn trong quá trình truyền dữ liệu, đảm bảo dữ liệu được chuyển đổi một cách chính xác và đáng tin cậy.
Giao thức không liên kết cho phép truyền dữ liệu mà không cần thiết lập liên kết logic trước đó, giúp các gói tin được truyền độc lập và không phụ thuộc vào các gói tin khác Điều này tối ưu hóa hiệu suất và độ tin cậy trong truyền dữ liệu, phù hợp cho các mạng có lưu lượng cao Giao thức này thường được sử dụng trong các hệ thống mạng nơi yêu cầu truyền nhanh chóng và linh hoạt.
Như vậy với giao thức có liên kết, quá trình truyền thông phải gồm 3 giai đoạn phân biệt:
Thiết lập liên kết logic là quá trình đồng bộ hai thực thể ở hai hệ thống thương lượng nhằm xác định tập các tham số chung sẽ được sử dụng trong các giai đoạn truyền dữ liệu tiếp theo, đảm bảo sự thống nhất và hiệu quả trong quá trình trao đổi thông tin.
Trong quá trình truyền dữ liệu, dữ liệu được truyền với các cơ chế kiểm soát và quản lý như kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu, cắt/hợp dữ liệu để đảm bảo độ tin cậy và hiệu quả cao hơn Các cơ chế này giúp tăng cường độ tin cậy của quá trình truyền dữ liệu, giảm thiểu mất mát và đảm bảo dữ liệu được truyền một cách chính xác và an toàn.
Hủy bỏ liên kết nhằm giải phóng tài nguyên hệ thống đã được cấp phát cho liên kết đó để sử dụng cho liên kết khác, giúp tối ưu hóa hiệu suất mạng Trong khi đó, đối với các giao thức không liên kết, quá trình truyền dữ liệu chỉ diễn ra trong một giai đoạn duy nhất, đảm bảo truyền tải dữ liệu nhanh chóng và đơn giản hơn.
Gói tin trong giao thức là một đơn vị thông tin dùng để liên lạc và chuyển giao dữ liệu trong mạng máy tính Các thông điệp trao đổi giữa các máy tính được chia thành các gói tin tại máy nguồn để truyền đi hiệu quả Khi đến đích, các gói tin này được kết hợp lại thành thông điệp ban đầu, đảm bảo quá trình truyền dữ liệu diễn ra chính xác Một gói tin có thể chứa các yêu cầu phục vụ, thông tin điều khiển và dữ liệu, giúp nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống mạng.
Hình 2.3: Phương thức xác lập các gói tin trong mô hình OSI
+ Hdr : phần đầu cảu gói tin
+ Trl (Trailer) : Phần kiểm tra lỗi (Tầng liên kết dữ liệu)
+ Data: Phần dữ liệu của gói tin
Mô hình mạng phân tầng hoạt động dựa trên nguyên lý mỗi tầng chỉ đảm nhận một chức năng duy nhất là nhận dữ liệu từ tầng trên và chuyển xuống tầng dưới, hoặc ngược lại Chức năng chính của từng tầng là gắn hoặc gỡ bỏ phần đầu (header) của gói tin trước khi tiếp tục truyền đi Mỗi gói tin gồm phần đầu (header) và phần dữ liệu, và khi đi qua các tầng, gói tin sẽ được đóng thêm các phần đầu mới, biến nó thành gói tin của tầng mới Quá trình này tiếp tục cho đến khi gói tin được truyền qua đường dây mạng đến thiết bị nhận.
Trong quá trình truyền dữ liệu, các gói tin tại bên nhận sẽ được gỡ bỏ phần đầu trên từng tầng tương ứng, đây chính là nguyên lý cơ bản của mọi mô hình phân tầng Việc này giúp đảm bảo dữ liệu được truyền tải một cách chính xác và hiệu quả qua các tầng của hệ thống mạng Nguyên tắc phân tầng là yếu tố quan trọng trong thiết kế mạng và đảm bảo sự thống nhất trong quá trình truyền thông tin.
Chú ý: Trong mô hình OSI phần kiểm lỗi của gói tin tầng liên kết dữ liệu đặt ở cuối gói tin.
Các chức năng chủ yếu của các tầng của mô hình OSI
Mục tiêu: Trình bày được nguyên tắc hoạt động và chức năng của từng lớp trong mô hình OSI
Tầng vật lý (Physical layer) là tầng thấp nhất của mô hình OSI, chịu trách nhiệm mô tả các đặc trưng vật lý của mạng Nó quy định các loại cáp dùng để kết nối các thiết bị, các loại đầu nối phù hợp, và chiều dài tối đa của dây cáp Ngoài ra, tầng vật lý còn cung cấp các đặc tính điện của tín hiệu để đảm bảo việc truyền dữ liệu qua cáp diễn ra hiệu quả Các kỹ thuật nối mạch điện và tốc độ truyền dẫn của cáp cũng thuộc phạm vi quản lý của tầng vật lý, giúp duy trì liên lạc ổn định giữa các thiết bị mạng.
Tầng vật lý chỉ xác định các tín hiệu dưới dạng giá trị nhị phân 0 và 1 mà không đặt ra ý nghĩa nào cho chúng Trong các tầng cao hơn của mô hình OSI, ý nghĩa của các bit truyền từ tầng vật lý mới được xác định và xử lý Điều này đảm bảo sự phân chia rõ ràng giữa quá trình truyền dữ liệu vật lý và việc hiểu, quản lý thông tin trong hệ thống mạng.
Tiêu chuẩn Ethernet cho cáp xoắn đôi 10Base-T quy định các đặc điểm kỹ thuật điện của cáp, bao gồm các đặc tính điện để đảm bảo hiệu suất truyền dữ liệu ổn định Ngoài ra, tiêu chuẩn còn xác định kích thước và dạng của các đầu nối, giúp dễ dàng kết nối các thiết bị mạng một cách chính xác và an toàn Độ dài tối đa của cáp cũng được quy định rõ ràng để đảm bảo tín hiệu không bị suy hao và duy trì chất lượng truyền tải dữ liệu.
Tầng vật lý khác các tầng khác khi không có riêng gói tin và không chứa phần đầu (header) điều khiển, dữ liệu được truyền đi theo dòng bit liên tục Một giao thức tầng vật lý quan trọng quy định phương thức truyền dữ liệu, như truyền đồng bộ hay phi đồng bộ, cũng như tốc độ truyền phù hợp.
Các giao thức tầng vật lý chủ yếu được chia thành hai loại dựa trên phương thức truyền thông: giao thức sử dụng phương thức truyền thông dị bộ (asynchronous) và giao thức sử dụng phương thức truyền thông đồng bộ (synchronous).
Phương thức truyền dữ liệu bất đồng bộ không yêu cầu tín hiệu đồng bộ giữa máy gửi và máy nhận Trong quá trình truyền, máy gửi sử dụng các bit đặc biệt START và STOP để xác định ranh giới của các ký tự dữ liệu, giúp tách các chuỗi bit một cách rõ ràng Phương pháp này cho phép truyền ký tự mọi lúc mà không cần quan tâm đến các tín hiệu đồng bộ trước đó, phù hợp cho các hệ thống cần truyền dữ liệu linh hoạt và nhanh chóng.
Phương thức truyền đồng bộ đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa máy gửi và máy nhận, sử dụng các ký tự đặc biệt như SYN (Synchronization) và EOT (End Of Transmission) để đảm bảo dữ liệu được truyền chính xác Hệ thống này thường chèn các "cờ" (flag) giữa các dữ liệu nhằm báo hiệu quá trình truyền đã bắt đầu hoặc kết thúc, giúp máy nhận nhận diện đúng thời điểm dữ liệu đến Đặc biệt, phương thức này phù hợp cho các hệ thống yêu cầu độ chính xác cao trong truyền dữ liệu, đảm bảo tính liền mạch và đồng bộ giữa các thiết bị.
3.2 Tầng 2: Liên kết dữ liệu (Data link)
Tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer) đóng vai trò quan trọng trong việc gán ý nghĩa cho các bit truyền tải trên mạng Nó quy định dạng thức, kích thước và địa chỉ của các máy gửi và nhận trong mỗi gói tin, đảm bảo dữ liệu được truyền chính xác và có tổ chức Tầng này còn xác định cơ chế truy nhập mạng và phương tiện gửi dữ liệu để đảm bảo mỗi gói tin đến đúng địa chỉ người nhận đã định.
Tầng liên kết dữ liệu có hai phương thức liên kết chính dựa trên cách kết nối các máy tính, đó là phương thức "một điểm - một điểm" và phương thức "nhiều điểm - nhiều điểm" Phương thức "một điểm - một điểm" đảm bảo kết nối riêng tư, phù hợp cho các liên kết trực tiếp và ổn định Trong khi đó, phương thức "nhiều điểm - nhiều điểm" cho phép các thiết bị chia sẻ kết nối mạng trên cùng một mạng cục bộ, tối ưu hóa việc phân phối dữ liệu Hiểu rõ các phương thức liên kết này giúp thiết kế mạng LAN hiệu quả và phù hợp với nhu cầu sử dụng.
Phương thức "một điểm - một điểm" là kỹ thuật thiết lập các đường truyền riêng biệt để kết nối các cặp máy tính lại với nhau Phương pháp này giúp đảm bảo sự ổn định và an toàn cho mạng nội bộ, đồng thời tối ưu hóa hiệu suất truyền dữ liệu Bằng cách tạo thành các điểm nối riêng biệt, hệ thống mạng trở nên dễ quản lý và mở rộng hơn.
- nhiều điểm " tất cả các máy phân chia chung một đường truyền vật lý
Tầng liên kết dữ liệu chịu trách nhiệm phát hiện và sửa lỗi cơ bản để đảm bảo dữ liệu nhận được chính xác như dữ liệu gửi đi Trong trường hợp gói tin gặp lỗi không thể sửa chữa, tầng liên kết dữ liệu sẽ thông báo cho nguồn gửi biết để thực hiện việc gửi lại Điều này giúp duy trì tính toàn vẹn và độ chính xác của dữ liệu trong quá trình truyền thông.
Các giao thức tầng liên kết dữ liệu chủ yếu được chia thành hai loại chính là các giao thức hướng ký tự và các giao thức hướng bit Giao thức hướng ký tự dựa trên các ký tự đặc biệt của các bộ mã chuẩn như ASCII hoặc EBCDIC để xây dựng các phần tử dữ liệu và thủ tục trong quá trình truyền thông Ngược lại, các giao thức hướng bit sử dụng các cấu trúc nhị phân (dãy bit) để xác định các thành phần của giao thức, và dữ liệu được nhận từng bit một khi truyền qua mạng.
Tầng mạng (network layer) chịu trách nhiệm kết nối các mạng với nhau bằng cách thực hiện định tuyến (routing) các gói tin từ một mạng đến mạng khác Nó xác định các tuyến truyền thông tối ưu, đảm bảo các gói tin được chuyển hướng chính xác qua nhiều chặng đường trước khi đến đích cuối cùng Tầng mạng luôn ưu tiên các tuyến không tắc nghẽn để đảm bảo dữ liệu truyền đi một cách hiệu quả và tin cậy.
Tầng mạng đóng vai trò thiết yếu trong việc truyền các gói tin qua mạng, kể cả qua các mạng liên kết với nhau thành một hệ thống mạng lớn hơn Nó phải phù hợp với nhiều loại mạng và dịch vụ khác nhau, thực hiện hai chức năng chính là chọn đường (routing) và chuyển tiếp (relaying) Trong mạng chuyển mạch gói, các nút mạng kết nối với nhau qua các liên kết dữ liệu, và mỗi nút đều nhận gói tin qua đường vào, sau đó chuyển tiếp đến đường ra hướng tới đích cuối cùng Điều này đòi hỏi mỗi nút phải thực hiện chức năng chọn đường phù hợp và chuyển tiếp đúng đích trong quá trình truyền dữ liệu Tầng mạng cực kỳ quan trọng khi liên kết các loại mạng khác nhau như Ethernet và Token Ring thông qua bộ định tuyến dữ liệu.
Việc chọn đường là quá trình xác định con đường phù hợp để truyền dữ liệu từ trạm nguồn đến trạm đích, đảm bảo hiệu quả truyền tải cao Một kỹ thuật chọn đường hiệu quả cần thực hiện hai chức năng chính: xác định tuyến đường tối ưu nhằm giảm thiểu độ trễ và mất mát dữ liệu, cũng như đảm bảo tính linh hoạt để thích nghi với các thay đổi trong mạng Chọn đường đóng vai trò quan trọng trong tối ưu hóa hiệu suất mạng, giúp nâng cao tốc độ truyền dữ liệu và giảm thiểu các sự cố về kết nối.
- Quyết định chọn đường tối ưu dựa trên các thông tin đã có về mạng tại thời điểm đó thông qua những tiêu chuẩn tối ưu nhất định.
Hình 2.4: Phương thức liên kết dữ liệu
CÂU HỎI ÔN TẬP
1 Trình bày tổng quát về khái niệm kiến trúc đa tầng và các quy tắc phân tầng Hiểu thế nào là quan hệ ngang và quan hệ dọc trong kiến trúc N tầng?
2 Trình bày các nguyên tắc truyền thông đồng tầng?
3 Giao diện tầng, quan hệ các tầng kề nhau và dịch vụ
4 Trình bày vai trò & chức năng tầng mạng (Network Layer)
5 Trình bày vai trò & chức năng tầng vận chuyển (Transport Layer)
6 Trình bày vai trò & chức năng tầng liên kết dữ liệu (Data link Layer)
7 Giao thức tầng vật lý khác vớigiao thức các tầng khác như thế nào ?
8 Trình bày tóm tắt tắt quá trình yêu cầu thiết lập liên kết của các thực thể đồng.