Giáo trình hệ tính CCNA Tập 3 P10 pdf

- R - Khuyết điểm của thiết bị lớp 2 là nó chuyển gói quảng bá cho tất cả các thiết gian đáp ứng outer là một thiết bị ở lớp 3.Router quyết định chuyển gói dựa trên địa chỉ mạng của gói

- S

ó Switch học địa chỉ MAC của các thiết bị kết nối trên từng port của nó và xây dựng thà

itch

có khả năng phân đoạn mạng cực nhỏ, nghĩa là tạo ra môi trường ko đụng độ giữ

ều làn đường và mỗi xe có riêng một làn đường cho mình

witch cũng là 1 thiết bị lớp 2 và được xem là Bridge đa port Switch có thể quyết định chuyển 1 gói dựa trên địa chỉ MAC được ghi trong gói đ

nh bảng chuyển mạch

-Khi hai thiết bị kết nối vào Switch thực hiện trao đổi với nhau, Switch sẽ thiết lập một mạch ảo cung cấp một đường liên lạc riêng giữa hai thiết bị này Sw

a nguồn và đích,nhờ đó tối đa hoá lượng băng thông khả dụng Switch có thể tạo nhiều mạch ảo đồng thời giữa các cặp thiết bị khác nhau Hình ảnh này tương tự như đường cao tốc có thể chia thành nhi

Hình 4.1.1.b Kết nối user bằng Switch.Có bao nhiêu thiết bị kết nối vào Switch thf Switch có thể tạo ra bấy nhiêu mạch ảo cho từng thiết bị Điều này giống như hình minh hoạ về đường cao tốc ở bên trái Đường cao tốc này có đủ 3 làn đường dành cho 3 nhánh đổ vào nó,mỗi nhánh một làn đường riêng

bị trong mạng kết nối vào nó.Khi số lượng quảng bá quá nhiều sẽ làm cho thời

của mạng rất chậm

- R

- Khuyết điểm của thiết bị lớp 2 là nó chuyển gói quảng bá cho tất cả các thiết

gian đáp ứng

outer là một thiết bị ở lớp 3.Router quyết định chuyển gói dựa trên địa chỉ mạng của gói dữ liệu.Router sử dụng bảng định tuyến để ghi lại địa chỉ lớp 3

của các mạng kết nối trực tiếp vào router và các mạng mà router học được từ các router láng riềng

- M

ra cổng tương ứng

- R

uter là thiết bị phân luồng lưu lượng quan trọng nhất trong hệ thống mạng lớn Chúng giúp cho bất kỳ máy tính nào cũng có thể thông tin liên lạc với bất kỳ máy tính nào khác ở bất cứ đâu trên thế giới

- LAN kết hợp hoạt động của cả hai thiết bị lớp 1 và lớp 2 và lớp 3 Việc triển khai các thiết bị này như thế nào phụ thuộc vào điều kiện và hoàn cảnh đặc biệt của từng đơn vị tổ chức

ục tiêu của router là thực hiện các việc sau:

+ Kiểm tra dữ liệu lớp 3 của gói nhận được

+ Chọn đường tốt nhất cho gói dữ liệu

+ Chuyển mạch gói

outer ko bị bắt buộc phải chuyển các gói quảng bá Do đó router có thể làm giảm kích thước miền đụng độ và miền quảng bá trong mạng Ro

Hinh 4.1.1.c 4.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động của mạng

- Mạng LAN ngày nay ngày càng trở nên quá tải và tình trạng nghẽn mạch gia tăng Thêm vào đó số lượng người dùng mạng tăng lên nhanh chóng cùng với

nhiều yếu tố khác kết hợp lại tạo thành nhiều thử tháchđối với mạng LAN truyền thống

+Môi trường đa nhiệm hiện nay của các hệ điều hành máy tính như Window, Unix/Linux và MAC cho phép thực hiện đồng thời nhiều phiên giao dịch mạng.Khả năng này càng tăng lên thì yêu cầu về tài nguyên mạng càng tăng +Việc sử dụng các ứng dụng chuyên sâu như World Wide Web chẳng hạn gia tăng.Các ứng dụng dạng client/server này cho phép người quản trị mạng có thể tập trung thông tin,dữ liệu lại để dễ bảo trì và bảo vệ dữ liệu

+Các ứng dụng dạng client/server giải phóng cho các máy trạm gánh nặng của việc lưu trữ dữ liệu và chi phí trang bị đĩa cứng để lưu trữ Chính vì những ưu điểm này mà việc sử dụng các ứng dụng dạng client/server sẽ càng được sử dụng rộng rãi trong tương lai

Hình vẽ 4.1.2

+Quá nhiều người trong 1 phân đoạn mạng 10Mbps

dữ liệu

+Hầu hết mọi người dùng đều truy cập vào 1 hoặc 2 server

+Các ứng dụng chuyên ngành như tạo màu, CAD/CAM,xử lý ảnh ,và cơ sở

4.1.3 Các thành phần của mạng Ethernet/802.3

thể là máy tính máy in, file server…Tất cả các máy trong cùng một môi trường

sau có thể tác động đến hiệu quả hoạt động của mạng Ethernet/802.3 chia sẻ: +Việc truyền gói trong mạng Ethernet/802.3 là quảng bá

+P a truy cập cảm nhận sóng mạng phát hiện đụng độ CSMA/CD

truyền tại một thời điểm

+N thông có yêu cầu băng thông cao như video và int chất quảng bá của Ethernet sẽ làm cho mạng nghẽn mạch

qua

+Sử dụng Repeater để mở rộng khoảng cách và đồng thời cũng làm tăng thời

ấu trúc thông dụng nhất của LAN là Ethernet Ethernet được dùng yền dữ liệu giữa 2 thiết bị trong cùng một mạng nội bộ.Nhữn

ernet sẽ truyền và nhận dữ liệu

hương pháp đ

rrier sense multiple access/collision detect) ch

hiều ứng dụng đa truyền

ernet, cộng với tính

hời gian trễ mặc nhiên khi gói di chuy

các thiết bị mạng lớp 1 lớp 2 lớp 3

n trễ của mạng Ethernet/802.3 L

Hình 4.1.3.a

-Et /CD và môi trường truyền chia sẻ có thể truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 100 Mb/s.CSMA/CD là một phương pháp truy cập cho

Ethernet là cung cấp một dịch vụ truyền tổng lực(best-effort) để truyền dữ liệu

và cho phép mọi thiết bị trong cùng một môi trường chia sẻ có cơ hội truyền dữ liệu ngang nhau.Tuy nhiên đụng độ là một điều tất yếu trong mạng Ethernet,CSMA/CD

hernet sử dụng CSMA

p chỉ một máy trạm được truyền d

Hình 4.1.3.b

4.1.4.Mạng bán song công

-Ethernet khởi đầu là một kỹ thuật bán song công.Với chế độ truyền bán song công ,host chỉ có thể truyền hoặc nhận tại một thời điểm chứ không thể thực hiện cả hai đồng thời.Mỗi một Ethernet host phải kiểm tra xem có dữ liệu đang truyền trên mạng hay không trước khi thực hiện phát dữ liệu của mình.Nếu mạng đang có người sử dụng thì host phải hoãn lại thì cả hai hay nhiều Ethernet host sẽ có thể truyền dữ liệu cùng một lúc và kết quả là xảy ra đụng độ.Khi đụng độ xảy ra,host nào phát hiện ra đụng độ đầu tiên sẽ phát ra tín hiệu báo

nghẽn cho các host khác.Khi nhận được tín hiệu báo nghẽn ,mỗi host sẽ ngừng

ại và chờ một thời gian ngẫu nhiên trước khi bắt đầu thực

ền lại.Khoảng thời gian chờ ngẫu nhiên này do thuật toán back-off(vãn hồi đụng độ)tính toán.Càng có nhiều host kết nối vào mạng và bắt đầu truyền

dữ liệu thì đụng độ càng nhiều hơn

-Et

việc truyền dữ liệu l

hiện truy

hernet LAN ngày càng trở nên bão hoà vì ngwoif dùng sử dụng nhiều phần mềm chuyên sâu,các ứng dụng client/server… là những loại phần mềm yêu cầu host phải thực hiện truyền thường xuyên hơn với thời gian lâu hơn

Hình 4.1.4:Cấu trúc mạch của card mạng

Ta

o môi trường truyền chia sẻ.Do đó chân Rx của card bên trái cũng đồng thời nhận được tín hiệu của chính nó từ đường truyền lên.Khi đó nó sẽ so sánh

chân Tx theo mạch hồi tiếp vòng về Rx.Nếu hai tín hiệu giống nhau nghĩa là bìn

với tín hiệu hồi tiếp từ Tx.Nhờ đó nó phát hiện được đụng độ xảy ra

4.1.5.Sự nghẽn mạch trong mạng

-Kỹ thuật phát triển tạo ra các máy tính ngày càng nhanh hơn và thông minh

xét card bên trái ,tín hiệu được phát ra chân Tx(transmit) xuống đường truyền, đồng thời theo mạch hồi tiếp(loopback) đi vào chân Rx(Receive).Tín hiệu xuống đường truyền và được truyền quảng bá đến mọi máy trạm cùng kết nối và

a hai tín hiệu,một tín hiệu nhận được từ đường truyền

h thường.Nếu có đụng độ xảy ra,tín hiệu nhận được từ đường truyền lên sẽ

bị khác

hơn.Khả năng của máy trạm và các ứng dụng mạng chuyên sâu ngày càng phát

triển thì yêu cầu về băng thông của mạng ngày càng tăng.Nhu cầu đã vượt mức 10Mb/s trên mạng chia sẻ Ethernet/802.3

-N

in hình ảnh lớn

+H

+H

+Ứ

-Ngoài ra số lượng người dùng trong mạng cũng tăng lên nhanh chóng.Tất cả

b/s.Khi có quá nhi ập tin,truy cập file server và kết nối Internet

dụ

ơn hoặc là phải sử dụng lượng băng thông đang có một cách hiệu quả

gày nay ,mạng thực hiện truyền rất nhiều các loại dữ liệu như:

+Tập t

ình ảnh

ình động(video)

ng dụng đa phương tiện

các yếu tố trên đã đặt một sức ép rất lớn đối với băng thông 10M

ều người cùng thực hiện chia sẻ t

ạng nghẽn mạch sẽ xảy ra.Hậu quả là thời gian đáp ứ

m,thời gian tải tập tin lâu hơn và làm giảm năng suất làm việc c

ng Để giải quyết tình trạng nghẽn mạch này,bạn cần phải có nhiều băng thông h

hơn

Hình 4.1.5.a.Cán cân phải cân bằng giữa băng thông mạng và nhu cầu của

người dùng cùng với các ứng dụng chạy trên mạng

Hình 4.1.5.b.Băng thông và các nhu cầu của các ứng dụng khác

4.1.6.Th

-Thời gian trễ là khoảng thời gian gói dữ liệu di chuyển từ máy nguồn tới máy

WAN là rất quan trọng.Trong mạng Ethernet LAN ,nắm được thời gian trễ và các trọng để quyết định thời gian CSMA/CD phát

-Có ít nhất 3 nguồn gây ra trễ:

ời gian trễ trên mạng

h.Việc xác định thời gian trễ của

tác đọng của nó là rất quan

n đụng độ và thoả thu

556 us trên 100m cáp UTP CAT5.Cáp càng dài và vận tốc truyền

ậm thì thời gian trễ này càng lớn

-Th

dữ liệu ở lớp 3 chứ không phải dữ liệu ở lớp 2 như Switch

4.1.7.Thời gian truyền của Ethernet 10Base-T

-Tất cả các mạng đều có một thời bit hay còn gọi là một khe thời gian.Nhiều kỹ

ng.Hay nói cách khác,thời gian truyền là khoảng thời gian truyền hết một gói dữ liệu.Do đó gói dữ liệu càng dài thì

kh ng thời gian này càng dài

-M i một bít trong mạng Ethernet 10Mb/s có thời gian truyền là 100ns Đây chính là thời bit.Một byte bằng 8 bit Do đó,một byte cần tối thiểu 800ns để truyền hết.Một frame có 64 byte là frame nhỏ nhất hợp lệ của 10Base-T càn 51.200 ns(51,2us) Như vậy ,nếu truyền một frame có 1000 byte thì máy nguồn cần 800us mới phát xong frame này.Tổng thời gian thực sự để frame đi được tới máy đích còn phụ thuộc vào nhiều nguồn gây trễ khác trên mạng như:

+thơi gian trễ của NIC

u tiên là thời gian mà NIC ở máy nguồn phát tín hiệu điện xuống đường dây

và thời gian để NIC ở máy thu nhận biết được các xung điện.Khoảng thời gian này gọi là khoảng thời gian của NIC,khoảng us đối với 10BASE-T NIC

-Thứ hai là khoảng thời gian tín hiệu lan truyền trên đường dây.Thời gian này khoảng 0,

càng ch

ứ ba là thời gian trễ do các thiết bị mạng lớp 1 lớp 2 lớp 3 dọc trên đường đi giữa hai máy nguồn và đích

-Thời gian trễ không phụ thuộc hoàn toàn vào khoảng cách và số lượng thiết bị mạng.Ví dụ :Nếu 3 Switch giữa 3 máy trạm được cấu hình đúng thì thời gian trễ giữa hai máy trạm sẽ ít hơn là nếu giữa chúng đặt một Router vì router thực hiện chức năng phức tạp hơn,cần nhiều thơi gian xử lý hơn.Router phải xử lý

thuật LAN như Ethernet chẳng hạn, định nghĩa thời bit là một đơn vị thời gian

để truyền đi một bit Để cho một thiết bị điện hay quang nhận ra được tín hiệu

là bit 0 hay bit 1 thì phải có một khoảng thời gian tối thiểu là khoảng thời gian của một bit

-Thời gian truyền được tính bằng số lượng bit gửi đi nhân với thời bit tương ứng của kỹ thuật mà bạn đang sử dụ

oả

ỗ

+Thời gian trễ do lan truyền trên đường cáp

+Thời gian trễ do các thiết bị lớp 1,lớp 2 và lớp 3 dọc trên đường đi

4.1.8 Ích lợi của việc sử dụng Repeater

-Khoảng cách mà một mạng LAN có thể bao phủ bị giới hạn và sự suy hao của tín hiệu.Khi tín hiệu di chuyển trên mạng nó sẽ bị suy hao do trở kháng của cáp hay của môi trường truyền làm tiêu hao năng lượng tín hiệu Ethernet Repeater

là một thiết bị hoạt động ở lớp vật lý,nó khuếch đại và tái tạo lại tín hiệu trong Ethernet LAN.Khi bạn sử dụng repeater để mở rộng khoảng cách của một LAN,mạng LAN này có thể bao phủ lênmột phạm vi lớn hơn và có nhiều người dùng hơn cùng chia sẻ mạng này.Tuy nhiên,việc sử dụng repeater và hub lại tạo

ra một vấn đề về quảng bá và đụng độ làm giảm hiệu quả hoạt động của mạng LAN có môi trường truyền chia sẻ

+Repeater là một thiết bị lớp 1 thực hiện khuếch đại,tái tạo lại tín hiệu và truyền đi

+Repeater cho phép kéo dài khoảng cách từ đầu cuối -đến -đầu cuối

+Repeater làm tăng kích thước của miền đụng độ và miền quảng bá

Hình:4.1.8.b.Mở rộng môi trường chia sẻ mạng LAN bằng repeater 4.1.9.Truyền song công

-Ethernet song công cho phép truyền một gói dữ liệu đồng thời nhận một gói dữ liệu khác tại cùng một thời điểm.Việc truyền và nhận song song đồng thời này yêu cầu sử dụng hai cặp dây khác nhau trong cáp và chuyển mạch kết nối giữa hai máy.Kết nối này phải được xem như kết nối điểm -nối -điểm và hoàn toàn khô

Ethernet tối thiểu

truyền và nhận đồng thời, mỗi node phải kết nối vào một port riêng trên switch Kết nối song công có thể sử dụng chuẩn môi trường truyền của 10B

ây riêng rẽ trong cáp

để tạo kết nối trực tiếp giữa chân truyền (Tx) ở một đầu với chân thu (Rx0 ở đầu kia Khi hai máy được kết nối như vậy sẽ tạo ra môi trường truyền không

có đụng độ, việc truyền và nhận dữ kiệu được thực hiện trên hai mạc điện của hai cặp dây riêng biệt trong sơi cáp

Trong mạng băng thông 10Mb/s trước đây, Ethernet chỉ sử dụng khoảng 50% - 60% lượng băng thông do đụng độ và thời gian trễ Ethernet song công có thể

sử dụng 100% băng thông trên cả hai chiều, mỗi chiều Tx và Rx bạn có 10Mb/s, tổng cộng là bạn có thông lượng 20Mb/s

ng có đụng độ.Vì cả hai node có thể truyền và nhận đồng thời nên không còn việc thỏa thuận sủ dụng băng thông Ethernet song công có thể sử dụng cấu trúc cáp đax có nếu như môi trường truyền thỏa mãn được những tiêu chuẩn

Để

ASE-T, 100BASE-T hoặc 100BASE-FX để tạo kết nối điiểm-nối-điểm NIC trên tất cả thiết kế nối vào mạng phải có khả năng song công

Ethernet switch song công vận dụng ưu điểm của hai cặp d

4.2 G

4.2.1 Phân đoạn mạng LAN

một miền đụng độ riêng

Việc phân đoạn mạng cho phép phạm vi nghẽn mạch được thu nhỏ trong

iới thiệu về chuyển mạch LAN

Một hệ thống mạng có thể chia thành nhiều đơn vị nhỏ hơn gọi là segmnet Hình 4.2.1 là một ví dụ về phân đoạn Mạng Ethernet Toàn bộ hệ thống mạng có

15 máy tính, trong đó có 6 server và 9 máy trạm Mỗi segment sử dụng phương pháp truy cập CSMA/CD và duy trì lưu lượng trong segment đó Mỗi segment là

vi từng segment Khi dữ liệu được truyền đi tr

• Gấp đụi băng thụng giữa hai node

đụng độ

• Hai đường 10Mb/s hay 100Mb/s

• Truyền khụng cú

trong cùng segment đó chia sẻ toàn bộ băng thông của segment đó Dữ liệu được truyền giữa các segment sẽ được truyền lên đường trục chính của mạng

4.2.2

ng cần chuyển ra segment thì bridge sẽ chặn các gói đó lại

Mặc dù hoạt động của bridge là trong suốt đối với các thiết bị mạng khác nhưng

uyển gói Bridge là một thiết bị chuyển mạch dạng store –and-forward

Với kiểu chuyển mạch này, bridge phải kiểm tra địa chỉ đích và tính toán CRC (Cyclic Redundancy Check) để kiểm tra lỗi frame rồi mới chuyển frame đi Nếu port đích đang bận thì bridge có thể tạm thời lâu frame cho đến khi port đích

được g

Phân đoạn của mạng bridge

Bridge là một thiết bị Lớp 2 thực hiện chuyển gói dựa trên địa chỉ MAC Khi bridge nhận frame vào từ một port, bridge sẽ đọc địa chỉ MAC, của máy gửi để nhận biết được thiết bị nàop kết nối với port đó Từ đó bridge xây dựng được bảng chuyển mạch, trển đó ánh xạ từ địa chỉ MAC ra port tương ứng Những gói dữ liệu nào khô

thời gian trễ vân tăng lên khoảng 10% đến 30% khi sử dụng bridge Thời gian trễ này là thời gian để bridge xử lý và quyết định ch

iải phóng

Phân đoạn mạng bằng bridge giúp giảm số lượng người dùng trên một segment

bridge nhận frame, giữ frame rồi chuyển frame đi dựa theo địa chỉ Lớp 2