Giáo trình Mạng máy tính: Phần 1 CĐ Kỹ Thuật Cao Thắng

(NB) Giáo trình gồm có 6 chương để học mỗi chương cần có các kiến thức của chương trước, phần 1 sách gồm 3 chương đầu: Truyền số liệu, tổng quan về mạng máy tính, các thiết bị mạng. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm chi tiết nội dung của giáo trình.

THÁI NGỌC ANH KHÔI NGUYỄN ĐỨC ANH

GIÁO TRÌNH MẠNG MÁY TÍNH

(GIÁO TRÌNH DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG NGÀNH CNKT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ, CHUYÊN NGÀNH CNKT ĐIỆN TỬ; CAO ĐẲNG NGHỀ ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP)

TP HỒ CHÍ MINH, 09 - 2018

(LƯU HÀNH NỘI BỘ)

CHƯƠNG 2TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH 20

2.1 MẠNG ĐIỆN BÁO 20

2.2 MẠNG ĐIỆN THOẠI 20

2.3 MẠNG HƯỚNG ĐẦU CUỐI 20

2.4 MẠNG MÁY TÍNH 21

2.5 PHÂN LOẠI MẠNG MÁY TÍNH 23

2.6 LỢI ÍCH CỦA MẠNG MÁY TÍNH 26

CHƯƠNG 3 CÁC THIẾT BỊ MẠNG 28

3.1 CÁC LOẠI CÁP 28

3.2 CÁC THIẾT BỊ GHÉP NỐI 30

3.3 CÁC THIẾT BỊ MẠNG THÔNG DỤNG 33

3.4 KẾT NỐI 39

3.5 PHẦN MỀM MẠNG MÁY TÍNH 44

3.6 MÔ HÌNH OSI 47

CHƯƠNG 4ĐỊA CHỈ IP 54

4.1 CẤU TRÚC ĐỊA CHỈ IP 54

4.2 PHÂN LỚP IP 55

4.3 Ý NGHĨA CÁC NETID, HOSTID, NETMASK, SUBNETMASK 57

4.4 PHÂN MẠNG CON 59

CHƯƠNG 5GIAO THỨC TCP/IP 63

5.1 GIỚI THIỆU CHUNG 63

5.2 GIAO THỨC IP 64

5.3 NHIỄU TRONG BỘ THU QUANG 73

5.4 GIAO THỨC TCP 76

5.5 GIAO THỨC UDP 78

6.1 GIỚI THIỆU CHUNG 81

6.2 DỊCH VỤ HTTP 81

6.3 DỊCH VỤ EMAIL 83

6.4 DỊCH VỤ DNS 88

6.5 DỊCH VỤ FTP 90

giản thì không thể mang thông tin một cách đơn giản mà nhất thiết phải chuyển đổi tín hiệu sao cho máy thu có thể nhận dạng được theo phương thức mà máy phát gởi đi Một trong những phương thức truyền đi là chuyển các mẫu này thành các bit 1 và 0 như trong mã ASCII (American Standard Code for Information Interchange) Dữ liệu lưu trữ trong máy tính theo dạng 1 và 0, để chuyển các tín hiệu này đi (từ trong máy tín ra hay ngược lại) thì dữ liệu thường phải được chuyển đổi từ tín hiệu digital sang tín hiệu digital hay là quá trình chuyển đổi số-số Đôi khi, ta phải chuyển đổi từ tín hiệu analog sang tín hiệu digital (như trong trường hợp điện thoại) nhằm giảm nhiễu, quá trình này được gọi là chuyển đổi analog-digital hay còn gọi là lượng tử hóa tín hiệu analog Trong một trường hợp khác, ta cần chuyển một tín hiệu digital trong một môi trường dành cho tín hiệu analog, quá trình này được gọi là chuyển đổi digital-analog hay còn gọi là điều chế một tín hiệu số Thông thường thì một tín hiệu analog được gởi đi cự ly xa trong một môi trường analog, tức là tín hiệu cần được điều chế ở tần số cao, quá trình này được gọi là chuyển đổi analog – analog , hay còn gọi là điều chế tín hiệu analog

1.1 CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ-TƯƠNG TỰ

Đây là phương pháp chuyển đổi tín hiệu analog sang dạng analog khác để có thể truyền dẫn được

Trong phương thức này, sóng mang được điều chế sao cho biên độ thay đổi theo tín hiệu điều chế, trong khi các giá trị tần số và góc pha được giữ không đổi nhu vẽ ở hình 41, trong đó tín hiệu điều chế trở thành đường bao của sóng mang

Hình 1.3

Băng thông của tín hiệu AM:

Băng thông của tín hiệu AM thì bằng hai lần băng thông của tín hiệu điều chế và bao phủ vùng xung quanh tần số trung tâm của sóng mang (xem hình 1.4, trong đó vẽ phổ của tín hiệu)

Băng thông của tín hiệu audio thường là 5 KHz Như thế các đài phát thanh AM cần băng thông tối thiểu là 10 KHz Trong thực tế, FCC (Federal Communication Commission) cho phép mỗi đài AM có băng thông là 10 KHz

Các đài AM phát các tần số sóng mang từ 530 đến 1700 KHz (1,7 MHz) Tuy nhiên các tần số phát này phải được phân cách với ít nhất là 10 KHz (một băng thông AM) nhằm tránh giao thoa Nếu một đài phát dùng tần số 1100 KHz, thì tần số sóng mang kế không được phép bé hơn 1110 KHz

Hình 1.4

FM (Frequency Modulation):

Trong phương thức này, thì tần số sóng mang được điều chế theo biên độ tín hiệu điều chế (audio) Giá trị biên độ đỉnh và pha của sóng mang được giữa không đổi

Băng thông tín hiệu FM:

Băng thông FM là 10 lần băng thông của tín hiệu điều chế và tương tự như băng thông tín hiệu AM, băng thông này cũng bao trùm tần số trung tâm của sóng mang như vẽ ở hình 1.6

Băng thông của tín hiệu audio khi phát theo chế độ stereo thường là 15 KHz Mỗi đài phát FM cần một băng thông tối thiểu là 150 KHz Cơ quan FCC cho phép 200 KHz (0,2 MHz) cho mỗi đài nhằm dự phòng các dải tần bảo vệ (guard band)

Các chương trình phát FM phát trong dải tần từ 88 đến 108 MHz, các đài phải được phân cách ít nhất 200 KHz để tránh trùng lắp sóng Trong tầm từ 88 đến 108 MHz, có khả năng có 100 kênh FM, trong đó có thể dùng cùng lúc 50 kênh như vẽ ở hình 1.7

1.2 CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ-SỐ

Đôi khi ta cũng cần rời rạc hóa tín hiệu tương tự, thí dụ như khi gởi tín hiệu thoại qua đường dây dài, do tín hiệu số có tính chống nhiễu tốt hơn so với tín hiệu analog Quá trình này được gọi là chuyển đổi tương tự - số hay còn gọi là quá trình số hóa tín hiệu analog Điều này cho phép giảm thiểu khối lượng lớn các giá trị trong thông tin của tín hiệu analog để có thể được biểu diễn thành luồng tín hiệu số mà không bị thất thoát thông tin Hình 1.12 minh họa bộ chuyển đổi tương tự - số, còn được gọi là bộ codec (coder – decoder)

thành chuỗi các tín hiệu số (1 hay 0)

PAM (Pulse Amplitude Modulation):

Bước đầu tiên trong chuyển đổi tương tự - số là điều chế biên độ - xung (PAM: pulse amplitude modulation) Kỹ thuật này lấy tín hiệu analog, lấy mẫu và tạo ra chuỗi xung

là kết quả của phần lấy mẫu này

Phương pháp lấy mẫu này được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghệ khác thông tin số liệu Tuy nhiên, phương pháp PAM là bước đầu của phương pháp biến đổi tương

tự -số, được gọi là PCM (pulse code modulation)

Hình 1.9 PAM dùng một kỹ thuật gọi là lấy mẫu và giữ (sample and hold)

PAM không được dùng trong thông tin số với lý do là tuy đã rời rạc hóa nhưng tín hiệu PAM cũng chứa quá nhiều thành phần biện độ với các giá trị khác nhau (vẫn còn là dạng analog), như thế cần có một phương pháp khác thích hợp hơn, gọi là PCM

PCM (Pulse Coded Modulation):

PCM chuyển tín hiệu PAM sang tín hiệu số, như thế cần có thêm một bước lượng tử hóa (quantalization), là phương thức gán các giá trị chung cho các tín hiệu ở trong cùng một mức

Hình 1.10

Hình 1.10 trình bày một phương thức đơn giản để gán các giá trị dấu và xuất cho các mẫu lượng tử Mỗi giá trị được chuyển sang giá trị bay bit nhị phân tương ứng, bit thứ tám nhằm biểu thị dấu

Hình 1.11 Các bit nhị phân này được biến thành tín hiệu số dùng một trong các phương pháp chuyển đổi số - số đã thảo luận ở chương trước Hình 1.12 vẽ kết quả của phương pháp điều chế xung mã PCM của một tín hiệu số được chuyển theo mã unipolar, trong hình chỉ vẽ giá trị 3 mẫu đầu

Hình 1.13

Tốc độ lấy mẫu (sampling rate)

Theo định lý Nyquist, để bảo đảm độ chính xác khi khôi phục tín hiệu tín hiệu analog nguyên thủy dùng phương pháp PAM thì tốc độ lấy mẫu phải ít nhất hai lần tần số cao nhất của tín hiệu gốc Thí dụ, để có thể lấy mẫu tín hiệu thoại có tần số cao nhất 4000Hz, ta cần có tốc độ lấy mẫu là 8000 mẫu/ giây

Theo định lý Nyquist thì tốc độ lấy mẫu phải ít nhất lớn hơn hai lần tần số tín hiệu cao nhất

Tốc độ lấy mẫu hai lần lớn hơn tần số x HZ tức là tín hiệu phải được lấy mẫu tại (½) x

giây Dùng thí dụ lấy mẫu tín hiệu thoại, tức là một mẫu cho mỗi (1/8000) giây

Hình 1.14

1.3 CHUYỂN ĐỔI SỐ-TƯƠNG TỰ

Chuyển đổi số-tương tự hay điều chế số-tương tự là quá trình thay đổi một đặc tính của tín hiệu analog dựa trên thông tin của tín hiệu số (0 và 1) Khi truyền dữ liệu từ một máy tính sang máy tính khác dùng đường dây điện thoại công cộng, thì ta truyền tín hiệu số của máy tính, nhưng do dây điện thoại lại mang tín hiệu analog, nên nhất thiết phải chuyển đổi tín hiệu số này Tín hiệu số cần được điều chế dùng tín hiệu analog để thể hiện hai giá trị phân biệt của tín hiệu số

Hình 1.15 Như ta đã biết thì tín hiệu sin được định nghĩa từ ba đặc tính: biên độ, tần số và góc pha Trong truyền số liệu thì quan tâm đến các phương pháp sau: ASK (amplitude shift keying), FSK (frequency shift keying), PSK (phase shift keying) Ngoài ra còn có phương thức thứ tư là QAM (quadrature amplitude modulation) là phương thức điều chế rất hiệu quả dùng trong các modem

Hình 1.16

ASK (amplitude shift keying):

Phương pháp này được trình bày trong hình 1.17, với các bit 1 và 0 làm thay đổi biên độ của tín hiệu sóng mang, trong đó tốc độ truyền tín hiệu ASK bị giới hạn bởi các đặc tính vật lý của môi trường truyền

Hình 1.17 Điều không may là truyền dẫn ASK thường rất nhạy cảm với nhiễu Nhiễu này thường

là các tín hiệu điện áp xuất hiện trên đường dây từ các nguồn tín hiệu khác ảnh hưởng được lên biên độ của tín hiệu ASK

Ngoài ra, còn có một phương pháp ASK thông dụng và được gọi là OOK (on-off keying) Trong OOK thì có một giá trị bit tương đương với không có điện áp Điều này cho phép tiết kiệm đáng kể năng lượng truyền tin

Băng thông dùng cho ASK:

Khi phân tích phổ tín hiệu điều chế ASK, ta có giá trị phổ vẽ ở hình 1.18 trong đó có

các yếu tố quan trọng là sóng mang fc ở giữa, các giá trị fc – Nbaud/2 và fc + Nbaud/2

ở hai biên

Hình 1.18

FSK (frequency shift keying):

Trong phương pháp này, tần số của tín hiệu sóng mang thay đổi để biểu diễn các bit 1

và 0, trong khi biên độ và góc pha được giữ không thay đổi như vẽ ở hình 1.19 FSK tránh được hầu hết các dạng nhiễu của ASK Do máy thu chỉ quan tâm đến yếu tố thay đổi tần số trong một chu kỳ, nên bỏ qua được các gia nhiễu điện áp Yếu tố giới hạn lên FSK là khả năng vật lý của sóng mang

Hình 1.19

Băng thông của FSK:

Do FSK dịch chuyển giữa hai tần số sóng mang, nên cũng đơn giản trong phân tích chúng như hai tần số cùng tồng tại Có thể nói rằng phổ FSK chính là tổ hợp của hai phổ

ASK tập trung quanh fC0 và fC1 Băng thông cần thiết để truyền dẫn FSK chính là tốc

độ baud của tín hiệu cộng với độ dịch tần số (sai biệt giữa hai tần số sóng mang): BW =

(fC0 fC1)+ Nbaud

Tuy chỉ có hai tần số sóng mang, nhưng quá trình điều chế cũng tạo ra tín hiệu hỗn hợp

là tổ hợp của nhiều tín hiệu đơn giản, với các tần số khác nhau

Hình 1.20

PSK (phase shift keying):

Trong phương pháp này thì pha của sóng mang thay đổi để biểu diễn các bit 1 và 0 Các giá trị biên độ đỉnh và tần số đều không đổi

Hình 1.21 Phương thức vừa trình bày thường được gọi là 2-PSK hay BSK, do ta chỉ dùng hai góc pha khác nhau (0 độ và 180 độ) Hình 1.22 làm rõ hơn quan hệ giữa góc pha và các bit Một dạng sơ đồ khác, được gọi là giản đồ trạng thái – pha được vẽ ở hình 1.22

Hình 1.22

Băng thông dùng cho PSK:

Băng thông tối thiểu dùng cho truyền dẫn PSK thì tương tự như của ASK, tuy nhiên tốc

độ bit tối đa thì lớn hơn nhiều lần Tức là tuy có cùng tốc độ baud tối đa giữa ASK và PSK, nhung tốc độ bit của PSK dùng cùng băng thông này có thể lớn hơn hai hay nhiều lần

Hình 1.23

1.4 CHUYỂN ĐỔI SỐ-SỐ

Mã hóa hay chuyển đổi số-số là phương pháp biểu diễn tín hiệu số bằng tín hiệu số Thí

dụ, khi ta chuyển dữ liệu từ máy tính sang máy in, thì dữ liệu gốc và dữ liệu truyền đều

ở dạng số Trong phương pháp này thì các bit 1 và 0 được chuyển đồi thành chuỗi xung điện áp để có thể truyền qua đường dây

Hình 1.24 Tuy có nhiều cơ chế chuyển đổi số-số, ta chỉ quan tâm đến các dạng thường dùng trong truyền tin, như vẽ ở hình 1.25, trong đó bao gồm unipolar, polar, và bipolar Unipolar chì có một dạng, polar có 3 dạng NRZ, RZ và biphase Bipolar có 3 dạng AMI, B8ZS,

và HDB3

Hình 1.25

Unipolar: là dạng đơn giản nhất và nguyên thủy nhất Cho dù đây là dạng đã lạc hậu,

nhưng tính chất đơn giản của nó luôn là tiền đề cho các ý niệm về phát triển các hệ thống phức tạp hơn, đồng thời phương pháp này cũng giúp ta nhìn thấy nhiều vấn đề trong truyền số liệu phải giải quyết

Hệ thống truyền số liệu hoạt động trên cơ sở gởi các tín hiệu điện áp trong môi trường kết nối, thường là dây dẫn hay cáp Trong nhiều dạng mã hóa, một mức điện áp biểu thị cho giá trị nhị phân 0 và một mức khác cho giá trị 1 Cực tính của xung tùy thuộc vào giá trị điện áp là dương hay âm Mã hóa đơn cực (unipolar) là phương pháp chỉ dùng một dạng cực tính, thường thì cực tính này biểu diễn một giá trị nhị phân, thường là 1, còn giá trị điện áp không thường dùng cho giá trị bit 0

Hình 1.3 trình bày về ý tưởng của mã hóa đơn cực Trong thí dụ này thì bit 1 mang giá trị điện áp dương còn bit không thì tương ứng với giá trị điện áp 0, điều này làm cho phương pháp trở nên đơn giản và rẻ

Hình 1.26

Thành phần DC: Trị trung bình của mã đơn cực thì khác không, tạo ra thành phần điện

áp DC trên đường truyền Khi tín hiệu tồn tại thành phần DC (tức là có tần số bằng 0) thì không thể đi xuyên qua môi trường truyền được

Vấn đề đồng bộ (synchronization): Khi tín hiệu truyền có giá trị không thay đổi thì máy

thu không thể xác định được thời gian tồn tại của một bit Như thế cần có vấn đề đồng

bộ khi truyền một chuỗi nhiều bit 1 hay bit 0 bằng phương pháp đơn cực do không có thay đổi trong giá trị điện áp truyền

Vấn đề đồng bộ thật khó giải quyết trong phương pháp này, hướng giải quyết có thể làm dùng thêm một dây dẫn để truyền tín hiệu đồng bộ giúp máy thu biết về thời khỏang của từng bit Tuy nghiên phương pháp này là không thực tế, do làm gia tăng chi phí và không kinh tế, nên thực tế phương pháp này không dùng trong truyền tín hiệu số

Polar:

Phương pháp mã hóa polar dùng hai mức điện áp: một có giá trị dương và một có giá trị

âm, như thế có khả năng loại trừ được thành phần DC Trong các phương pháp như Manchester hay Manchester vi sai, thì mỗi bit đều có thành phần điện áp dương hay âm, nên loại trừ hoàn toàn được thành phần DC

Có nhiều phương pháp mã polar, ta chỉ khảo sát 3 dạng thông dụng nhất là : NRZ (nonreturn to zero); RZ (return to zero), và biphase NRZ gồm hai dạng: NRZ-L (nonreturn to zero – level) và NRZ – I (nonreturn to zero – invert) Trong biphase có hai phương pháp Thứ nhất, Manchester, là phương pháp dùng trong mạng ehternet LAN,

và dạng thứ hai Manchester vi sai, thường được dùng trong Token Ring LAN

Hình 1.27

NRZ (Nonreturn to Zero)

Trong phương pháp này, mức tín hiệu luôn luôn có giá trị là dương hay âm Có hai dạng như sau:

NRZ – L: mức tín hiệu phụ thuộc vào cách biểu diễn của bit Gía trị điện áp cao thường

biểu diễn bit 0, và giá trị điện áp âm thường là bit 1 (hay ngược lại); như thế mức tín hiệu phụ thuộc vào trạng thái của bit

Vấn đề đặt ra là khi tồn tại một chuỗi dữ liệu gồm nhiều bit 1 hay bit 0 Máy thu nhận được một chuỗi tín hiệu liên tục và có thể nhận ra được là bao nhiêu bit nhờ đồng hộ của máy thu, có thể được hay không được đồng bộ với đồng hồ máy phát

Hình 1.28

NRZ – I:

Trong phương pháp này, sự thay đổi cực tính của mức điện áp biểu diễn cho bit 1 Phương pháp này tốt hơn so với NRZ-L do khả năng đồng bộ do sự thay đổi của của tín hiệu khi có bit 1 Như thế khi truyền một chuỗi gồm nhiều bit 1, thì vấn đề đồng bộ đã được giải quyết, còn chuỗi bit 0 thì vẫn còn là vấn đề

Hình 1.28 minh họa các biểu diễn NRZ-L và NRZ-I cho cùng chuỗi dữ liệu Trong phương pháp NRZ-L; các giá trị điện áp dương dùng cho bit 0 và âm dùng cho bit 1 Trong phương pháp NRZ-I máy thu nhận ra bit 1 khi có sự thay đổi mức điện áp

RZ (Return to Zero)

Khi xuất hiện một chuỗi bit 1 hay 0 liên tiếp thì máy thu có thể nhận lầm, như thế nhất thiết phải có phương pháp xử lý vấn đề đồng bộ trong các chuỗi bit 1 và 0 liên tiếp

Để đảm bảo có tính đồng bộ thì tín hiệu cần được đồng bộ ở từng bit, giúp máy thu nhận

ra các bit, thiết lập và đồng bộ với đồng hồ máy thu Trong phương pháp RZ, dùng 3 giá trị: dương, âm và không, tín hiệu có tín đồng bộ tốt, giá trị dương biểu diễn 1 và âm là

0, tuy nhiên bit 1 là giá trị từ dương – zero, còn giá trị 0 thì là âm

Hình 1.29 Yếu điểm lớn nhất của phương pháp này cần hai mức thay đổi giá trị cho một bit, tức là cần thiết có băng thông rộng hơn Tuy nhiên, ta sẽ thấy đây là phương pháp hiệu quả nhất

BIPHASE:

Đây có thể là phương pháp đồng bộ hóa tốt nhất hiện nay Trong phương pháp này thì tín hiệu thay đổi vào khoảng giữa thời khoảng bit nhưng không về zêrô Bù lại, nó tiếp tục theo cực ngược lại Tương tự như trong RZ, các đoạn giữa thời khoảng bit này cho phép tạo đồng bộ

Có hai phương pháp mã hóa biphase hiện đang được dùng: mã Manchester và Manchester vi sai

Trong phương pháp này, phần đảo tại khoảng giữa các thời khoảng bit được dùng cho đồng bộ, nhưng sự hiện diện hay không hiện diện của việc chuyển trạng thái tại đầu của thời khoảng được dùng để nhận dạng bit Có chuyển trạng thái tức là bit 0 và không chuyển trạng thái là bit 1 Mã Manchester vi sai cần có hai tín hiệu thay đổi để biểu diễn bit 0 và chỉ cần một cho trường hợp bit 1

Có ba dạng mã hóa bipolar dùng trong thông tin số: AMI, B8ZS, và HDB3 như trong hình 1.31

Hình 1.31

AMI (Bopolar Alternate Inversion)

Là dạng mã bipolar đơn giản nhất, trong thuật ngữ này thì mark có nghĩa là bit 1 (đến từ

ý niệm của điện tín: mark và space) Như thế AMI tức là giá trị 1 tuần tự thay đổi dấu Giá trị mức điện áp zero được dùng biểu diễn bit 0, các giá trị bit 1 lần lượt nhận các giá trị điện áp dương rồi âm

AMI (Bopolar Alternate Inversion)

Là dạng mã bipolar đơn giản nhất, trong thuật ngữ này thì mark có nghĩa là bit 1 (đến từ

ý niệm của điện tín: mark và space) Như thế AMI tức là giá trị 1 tuần tự thay đổi dấu Giá trị mức điện áp zero được dùng biểu diễn bit 0, các giá trị bit 1 lần lượt nhận các giá trị điện áp dương rồi âm, như hình 1.9

trong trường hợp có chuỗi liên tiếp nhiều bit 0

B8ZS (Bipolar 8- Zero Substitution):

B8ZS là qui ước được dùng tại Bắc Mỹ nhằm cung cấp đồng bộ cho chuỗi nhiều bit 0 Chức năng của B8ZS thì tương tự như AMI, theo đó AMI thay đổi cực tính sau mỗi lần xuất hiện bit 1, nhằm cung cấp đồng bộ cho máy thu Tuy nhiên khi xuất hiện một chuỗi liên tiếp các bit 0 thì phương pháp này không đáp ứng được dễ bị mất đồng bộ

Sư khác biệt giữa AMI và B8ZS xuất hiện khi có hơn hay bằng 8 bit 0 liên tiếp trong dòng dữ liệu Giải pháp mà B8ZS đưa ra là áp đặt cho tín hiệu thay đổi một cách nhân tạo, được gọi là vi phạm (violation), trong dòng các bit 0 Khi có 8 bit 0 liên tiếp xuất hiện, B8ZS đưa vào các thay đổi trên mẫu tín hiệu dựa trên cực tính của bit 1 vừa xuất hiện (bit 1 xuất hiện ngay trước chuỗi các bit 0)

Hình 1.33 Nếu bit 1 trước đó có cực tính dương, thì các bit 0 sẽ được mã hóa theo zêrô, zêrô, zêrô, dương, âm, zêrô, âm, dương Xin chú ý là máy thu đang tìm kiếm sự thay đổi cực tính liên tiếp thay đổi của bit 1 Khi máy thu nhận thấy hai cực tính dương liên tiếp nhau, tiếp theo là 3 bit 0, thì nhận ra dấu hiệu vi phạm chứ không phải là lỗi, nên tiếp tục tìm kiếm cặp vi phạm thứ hai Nếu tìm được, thì máy thu diễn dịch tất cả 8 bit thành bit 0 và chuyển chúng sang chế độ AMI thông thường

Nếu cực tính của bit 1 trước đó là âm, thì các mẫu vi phạm là tương tự nhưng có cực tính đổi lại

HDB3 (High-Density Bipolar)

Phương pháp này đưa thay đổi vào mẫu tín hiệu AMI khi xuất hiện 4 bit 0 liên tiếp, chứ không cần là 8 bit như B8ZS

Hình 1.34 Tương tự như trong B8ZS, các mẫu vi phạm trong HDB3 dựa trên cực tính của bit 1 trước đó Tuy nhiên, HDB3 cũng đồng thời quan sát số bit 1 xuất hiện trong dòng bit kể

từ khi xuất hiện thay thế trước đó Tổng số bit 1 trong lần thay thế trước đó là lẻ, HDB3 đưa vi phạm vào vị trí của bit 0 thứ tư liên tiếp Nếu cực tính của bit trước đó là âm, thì

vi phạm là âm

Khi số bit 1 trước đó là chẵn, HDB3 đưa vi phạm vào vị trí thứ nhất và thứ tư trong chuỗi bốn bit 0 liên tiếp Nếu cực tính của bit trước đó là dương, thì các vi phạm là dương

Như thế, các điểm vi phạm chính là phương pháp máy thu nhận ra và thiết lập đồng bộ cho hệ thống

Thí dụ 1:

Dùng B8ZS, mã hóa dòng bit 1000000000010 Giả sử cực tính của bit 1 trước đó là dương

Câu 6: Trình bày 3 dạng chuyển đổi số - số ?

Câu 7: NRZ – L khác NRZ –I ở điểm nào?

Câu 8: Ba dạng mã hóa bipolar là gì?

Câu 9: Cho biết các bước để thiết lập mã PCM?

Câu 10: Tốc độ lấy mẫu ảnh hưởng như thế nào lên tín hiệu truyền?

Câu 11: Bốn phương pháp chuyển đổi tín hiệu số sang tương tự là gì?

Câu 12: Cho biết các ưu điểm của PSK so với ASK?

Câu 13: Khác biệt giữa AM và ASK?

Câu 14: Khác biệt giữa FM và FSK?

Câu 15: Vẽ giản đồ xung cho chuỗi [LSB]01100111[MSB] theo mã NRZ-L và NRZ-I Câu 16: Vẽ xung truyền chuỗi bit [LSB]11100101[MSB] theo mã Manchester và

Manchester vi sai

Câu 17: Vẽ xung truyền chuỗi bit [LSB]00111101[MSB] theo mã RZ

Câu 18: Giả sử chuỗi dữ liệu gồm 1010101010 Hãy vẽ tín hiệu mã hóa chuỗi này dùng các

Câu 19: Thực hiện câu 15 với chuỗi bit 0001100111

Câu 20: Cho tín hiệu unipolar của chuỗi dữ liệu, hãy cho biết chuỗi nhị phân của nó?

Time

Câu 21: Cho tín hiệu NRZ-L của chuỗi dữ liệu, hãy cho biết chuỗi nhị phân của nó?

Time

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH

2.1 MẠNG ĐIỆN BÁO

Mạng điện báo sử dụng hệ thống mã Morse để mã hóa thông tin cần truyền đi

Mã Morse sử dụng hai tín hiệu là tít và te (ký hiệu bằng dấu chấm (•) và dấu gạch ngang (-)) Mỗi một ký tự latin sẽ được mã hóa bằng một chuỗi tíc/te riêng biệt, có độ dài ngắn khác nhau Để truyền thông tin đi,bên gởi sẽ lần lượt mã hóa từng ký tự của thông điệp thành mã Morse, bên nhận sau đó sẽ thực hiện quá trình giải mã Văn bản được truyền

đi được gọi là một thông điệp (message) hay một thư tín (Telegram)

Vào năm 1851 mạng thư tín đầu tiên được sử dụng để nối hai thành phố London

và Paris Sau đó không lâu, hệ thống mạng này được mở rộng toàn châu Âu.Cấu trúc của mạng gồm có hai thành phần là Trạm điện báo (Telegraph Station) và Trạm chuyểnđiện báo ( Telegraph Switching Station) được nối lại với nhau bằng hệ thống dây truyền dẫn

Trạm điện báo là nơi cho phép truyền và nhận các thông điệp dưới dạng các mã Morse, thông thường được thể hiện bằng âm thanh tít và te Để truyền và nhận thông tin cần có một điện báo viên thực hiện quá trình mã hóa và giải mã thông tin truyền/nhận

Vì không thể nối trức tiếp tất cả các trạm điện báo lại với nhau, người ta sử dụng các Trạm chuyển điện báo để cho phép nhiều trạm điện báo sử dụng chung một đường truyền để truyền tin Tại mỗi trạm chuyển điện báo có một thao tác viên chịu trách nhiệm nhận các điện báo gởi đến, xác định đường đi để chuyển tiếp điện báo về nơi nhận Nếu đường truyền hướng về nơi nhận đang đuợc sử dụng để truyền một điện báo khác, thao tác viên sẽ lưu lại điện báo này để sau đó truyền đi khi đường truyền rãnh

Để tăng tốc độ truyền tin, hệ thống Baudot thay thế mã Morse bằng mã nhị phân

5 bits (có thể mã hóa cho 32 ký tự) Các trạm điện báo cũng được thay thế bằng các máy têlêtíp (teletype terminal) cho phép xuất / nhập thông tin dạng ký tự Hệ thống sử dụng

kỹ thuật biến điệu (Modulation) và đa hợp (Multiplexing) để truyền tải thông tin

2.2 MẠNG ĐIỆN THOẠI

Mạng điện thoại cho phép

truyền thông tin dưới dạng âm thanh

bằng cách sử dụng hệ thống truyền

tín hiệu tuần tự

H2.1 Mạng chuyển mạch Mạng điện thoại hoạt động

định hướng nối kết (circuit switching),

tức thiết lập đường nối kết tận hiến giữa hai bên giao tiếp trước khi thông tin được truyền đi

H2.2 Mạng hướng đầu cuối

2.4 MẠNG MÁY TÍNH

Mạng máy tính là mạng của hai hay nhiều máy tính được nối lại với nhau bằng một đường truyền vật lý theo một kiến trúc nào đó Mạng có thể có kiến trúc đơn giản hoặc phức tạp gồm nhiều mạng đơn giản nối lại với nhau

H2.3 Mạng máy tính

Mô hình mạng máy tính thường gặp :

+ Mô hình khách hàng – người phục vụ (Client - Server)

+ Mô hình mạng ngang hàng ( peer to peer )

2.4.1 Mô hình khách hàng – người phục vụ

Trong mô hình mạng khách chủ có một hệ thống máy tính cung cấp các tài nguyên và dịch vụ cho cả hệ thống mạng sử dụng gọi là các máy chủ (server) Một hệ thống máy tính sử dụng các tài nguyên và dịch vụ này được gọi là máy khách (client)

Máy tính client sẽ gởi các yêu cầu (request) đến máy tính server để yêu cầu server thực hiện công việc gì đó Chẳng hạn khi người dùng duyệt web trên mạng Internet, trình duyệt web sẽ gởi yêu cầu đến web server đề nghị web server gởi về trang web tương ứng.Máy tính server khi nhận được một yêu cầu từ client gởi đến sẽ phân tích yêu cầu để hiểu được client muốn đều gì, để thực hiện đúng yêu cầu của client Server sẽ gởi kết quả về cho client trong các thông điệp trả lời (reply) Ví dụ, khi web server nhận được một yêu cầu gởi đến từ trình duyệt web, nó sẽ phân tích yêu cầu để xác định xem client cần nhận trang web nào, sau đó mở tập tin html tương ứng trên đĩa cứng cục bộ của nó để gởi về trình duyệt web trong thông điệp trả lời.Một số ứng dụng được xây dựng theo mô hình client / server như: www, mail, ftp,

H2.4 Mô hình mạng khác chủ Dựa vào chức năng có thể chia thành các loại server như sau:

+ File Server : phục vụ các yêu cầu hệ thống tập tin

+ Print Server : phục vụ các yêu cầu in ấn

+ Mail Server : cung cấp các dịch vụ về gửi nhận email

+ Web Server : cung cấp các dịch vụ về web

+ Database Server : cung cấp các dịch vụ về lưu trữ, tìm kiếm thông tin

Ưu điểm : do dữ liệu được lưu trữ tập trung nên dễ bảo mật, backup và đồng bộ với nhau.Tài nguyên và dịch vụ tập trung nên dễ chia sẻ và quản lý, có thể phục vụ cho nhiều ngừơi dùng

Khuyết điểm : các server chuyên dụng rất đắt tiền, cần có nhà quản trị cho hệ thống

2.4.2 Mô hình mạng ngang hàng

Mạng ngang hàng cung cấp việc kết nối cơ bản giữa các máy tính nhưng không

có bất kỳ một máy tính nào đóng vai trò phục vụ Một máy tính trên mạng có thể vừa là client, vừa là server Trong môi trường này, người dùng trên từng máy tính chịu trách nhiệm điều hành và chia sẻ các tài nguyên cuả máy tính mình Mô hình này chỉ phù hợp với các tổ chức nhỏ, số người giới hạn (thông thường nhỏ hơn 10 người), và không quan

H2.5 Mô hình mạng ngang hàng

Ưu điểm : do mô hình đơn giản nên dễ cài đặt, tổ chức và quản trị, chi phí thiết bị thấp Khuyết điểm : không cho phép quản lý tập trung nên dữ liệu phân tán, khả năng bảo mật thấp, rất dễ bị xâm nhập Các tài nguyên không được sắp xếp nên rất khó định vị và tìm

phân ra các loại mạng như sau:

 Mạng cục bộ LAN (Local Area Network): là mạng được lắp đặt trong phạm vi hẹp, khoảng cách giữa các nút mạng nhỏ hơn 10km LAN thường được sử dụng trong nội

bộ cơ quan, xí nghiệp, trường học,… các LAN có thể được kết nối nhau thành WAN

 Mạng đô thị MAN (Metropolitan Area Network): là mạng được cài đặt trong pham

vi một đô thị hoặc một trung tâm kinh tế - xã hội có bán kính 100km trở lại

 Mạng diện rộng WAN (Wide Area Network): phạm vi của mạng có thể vượt qua biên giới quốc gia và thậm chí cả châu lục

- Mạng toàn cầu GAN (Global Area Network): là mạng được thiết lặp trên phạm vi trải rộng khắp các châu lục trên trái đất Thông thường thường kết nối thông qua mạng viễn thông và vệ tinh

Trong các khái niệm trên WAN và LAN là hai khái niệm được sư dụng nhiều nhất

2.5.2 Phương pháp chuyển mạch

 Mạng chuyển mạch kênh (circuit – switched network):

Trong trường hợp này khi có hai trạm cần trao đổi thông tin với nhau thì giữa chúng sẽ được thiết lặp một kênh (circuit) cố định và duy trì cho đến khi một trong bên ngắt liên lạc Các dữ kiệu chỉ được truyền theo con đường cố định

H2.6  Mạch chuyển mạng kênh Mạng chuyển mạch kênh có tốc độ truyền cao và an toàn nhưng hiệu xuất sử dụng đường truyền thấp vì có lúc kênh bị bỏ không do cả hai bên đều hết thông tin cần truyền trong khi các trạm khác không được phép sử dụng kênh truyền này và phải tiêu tốn thời gian thiết lặp con đường (kênh) cố định giữa hai trạm Mạng điện thoại là ví dụ điển hình của mạng chuyển mạch kênh

 Mạng chuyển mạch gói (packet – switched network):

Phương pháp này mỗi thông báo được chia thành nhiều phần nhỏ hơn gọi là các gói tin (packet) có khuôn dạng quy định trước Mỗi gói tin cũng chứ các thông tin điều khiển, trong đó có địa chỉ nguồn (người gửi) và đích (người nhận) của gói tin Các gói tin về một thông báo nào đó có thể được gửi đi qua mạng để đến đích bằng nhiều con khác nhau Căn cứ vào số thứ tự các gói tin được tái tạo thành thông tin ban đầu

Phương pháp chuyển mạch bản tin và phương pháp chuyển mạch gói là gần giống nhau Điểm kkhasc biệt là các gói tin được gới hạn kích thước tối đa sao choc ác nút mạng có thể xử lí toàn bộ thông tin trong bộ nhớ mà khôn cần hải lưu trữ tạm thời trên đĩa Nên mạn chuyển mạch gói truyền các gói tin qua mạng nhanh hơn và hiệu quả

hơn so với chuyển mạch bản tin

2.5.3 Đồ hình mạng – TOPO mạng

Topology của mạng là cấu trúc hình học không gian mà thực chất là cách bố trí phần tử của mạng cũng như cách nối giữa chúng với nhau Thông thường mạng có 3 dạng cấu trúc: mạng dạng hình sao (Star topology), mạng dạng vòng (Ring topology) và mạng dạng tuyến (Linear Bus topology) Ngoài 3 dạng cấu hình kể trên còn có một số dạng khác biến tướng từ ba dạng này như mạng dạng cây, mạng dạng hình sao-vòng, mạng hình hỗn hợp,…

Mạng hình sao (Star topology):

Mạng sao bao gồm một bộ kết nối trung tâm và các nút Các nút này là các trạm đầu cuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng Bộ kết nối trung tâm của mạng điều phối mọi hoạt động trong mạng