Giáo trình Mạng căn bản

Giáo trình Mạng căn bản trang bị cho người học những kiến thức cơ bản về mạng máy tính như: Tổng quan về mạng máy tính và mạng cục bộ, đặc trưng kỹ thuật của mạng máy tính, phân loại mạng máy tính, giới thiệu các mạng máy tính thông dụng nhất, mạng cục bộ và kiến trúc mạng cục bộ, chuẩn hóa mạng máy tính và mô hình OSI, các chuẩn kết nối thông dụng,... Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm các nội dung chi tiết.

Trang 1

MỤC LỤC

Chương 1: Tổng quan về mạng máy tính và mạng cục bộ 3

1.1 Giới thiệu mạng máy tính 3

1.1.1 Lịch sử mạng máy tính 3

1.1.2 Giới thiệu mạng máy tính 3

1.1.3 Định nghĩa mạng và mục đích kết nối mạng 4

1.2 Đặt trưng kỹ thuật của mạng máy tính 4

1.2.1 Đường truyền 4

1.2.2 Kỹ thuật chuyển mạch 5

1.2.3 Kiến trúc mạng 6

1.2.4 Hệ điều hành mạng 6

1.3 Phân loại mạng máy tính 6

1.3.1 Phân loại theo khoảng cách địa lý 6

1.3.2 Phân loại theo kiến trúc mạng sử dụng 7

1.3.3 Phân loại theo hệ điều hành mạng 7

1.4 Giới thiệu các mạng máy tính thông dụng nhất 7

1.4.1 Mạng cục bộ 7

1.4.2 Mạng diện rộng với kết nối LAN To LAN 7

1.4.3 Liên mạng Internet 8

1.4.4 Mạng Intranet 9

1.5 Mạng cục bộ và kiến trúc mạng cục bộ 9

1.5.1 Mạng cục bộ 9

1.5.2 Kiến trúc mạng cục bộ 9

1.5.3 Đồ hình mạng 11

1.6 Chuẩn hóa mạng máy tính và mô hình OSI 11

1.6.1 Các vấn đề về chuẩn hóa mạng 11

1.6.2 Mô hình tham chiếu OSI 7 lớp 12

1.7 Các chuẩn kết nối thông dụng 13

Trang 2

2 Các thiết bị thông dụng và các chuẩn kết nối vật lý 14

2.1 Các thiết bị mạng thông dụng 14

2.1.1 Tìm hiểu về các loại cáp 14

2.1.2 Card giao tiếp mạng 16

2.1.3 Các bộ chuyển tiếp 16

2.1.4 Các bộ tập trung, switch, hub, modem, router 16

2.2 Một số kiểu kết nối mạng thông dụng và các chuẩn 17

2.2.1 Các thành phần thông thường trên một mạng cục bộ 17

2.2.2 Kiểu 10BASE5 18

2.2.3 Kiểu 10BASE2 18

2.2.4 Kiểu 10BASE-T 19

2.2.5 Kiểu 10BASE-F 20

Câu hỏi ôn tập chương 1 : 20

Chương 2: Giao thức TCP/IP 20

1 Tổng quan về giao thức IP và địa chỉ IP 20

1.1 Giao thức IP 20

1.2 Địa chỉ IP 22

1.3 Cấu trúc gói dữ liệu IP 25

1.4 Phân mảnh và hợp nhất các gói IP 27

1.5 Định tuyến IP 28

2 Một số giao thức điều khiển 29

2.1 Giao thức ICMP 29

2.2 Giao thức ARP và giao thức RARP 29

2.3 Giao thức lớp truyền tải 30

Câu hỏi ôn tập chương 2 : 32

Bài tập : 32

+ Xử lý thông tin

+ Quản lý các thủ tục truyền dữ liệu

+ Quản lý sự đồng bộ của các trạm cuối

+ Quản lý các hàng đợi

+ Sử lý các ngắt từ các trạm cuối,

 Nhược điểm:

+ Tốn quá nhiều vật liệu để nối các trạm với trung tâm (tốn đường truyền)

+ Máy tính trung tâm quá tải (phải làm việc quá nhiều)

- Để giảm nhiệm vụ của máy tính trung tâm người ta gom các trạm cuối vào

bộ gọi là bộ tập trung (hoặc bộ dồn kênh) trước khi chuyển về trung tâm Các bộ này có chức năng tập trung các tín hiệu do trạm cuối gửi đến vào trên cùng một đường truyền

+ Bộ dồn kênh (multiplexor): có khả năng truyền song song các thông tin do trạm cuối gửi về trung tâm

+ Bộ tập trung (concentrator): không có khả năng này, phải dùng bộ đệm để lưu trữ tạm thời dữ liệu

KL: Mọi sự liên lạc giữa các trạm cuối với nhau phải đi qua máy tính trung tâm, không được nối trực tiếp với nhau hệ thống trên không được gọi là mạng máy tính mà chỉ được gọi là mạng xử lý

- Từ cuối những năm 70, các máy tính được nối trực tiếp với nhau để tạo thành mạng máy tính nhằm phân tán tải của hệ thống và tăng độ tin cậy

1.1.2 Giới thiệu mạng máy tính

Mạng máy tính là một số các máy tính được nối kết với nhau theo một cách nào đó nhằm mục đích để trao đổi chia sẻ thông tin cho nhau với những ưu điểm:

Người dùng có thể trao đổi thư tín với nhau một cách dễ dàng và nhanh chóng

Có thể cài đặt Internet trên một máy bất kỳ trong mạng, sau đó thiết lập, định cấu hình cho các máy khác có thể thông qua máy đã được cài đặt chương trình share Internet để cũng có thể kết nối ra Internet

1.1.3 Định nghĩa mạng và mục đích kết nối mạng

Định nghĩa: Mạng máy tính là một hệ thống các máy tính tự trị (autonomous

computer) được kết nối với nhau bằng một được truyền vật lý và theo một kiến trúc nào đó

Việc nối máy tính thành mạng từ lâu đã trở thành một nhu cầu khách quan vì :

- Có rất nhiều công việc về bản chất là phân tán hoặc về thông tin, hoặc về xử lý hoặc cả hai đòi hỏi có sự kết hợp truyền thông với xử lý hoặc sử dụng phương tiện

từ xa

- 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

1.2 Đặt trưng kỹ thuật của mạng máy tính

1.2.1 Đường truyền

- Đường truyền vật lý dùng để chuyển các tín hiệu giữa các máy tính Các tín hiệu đó biểu thị các giá trị dữ liệu dưới dạng các xung nhị phân (on - off) Tất cả các tín hiệu đó đều thuộc dạng sóng điện từ (trải từ tần số sóng radio, sóng ngắn, tia hồng ngoại) Ứng với mỗi loại tần số của sóng điện từ có các đường truyền vật

lý khác nhau để truyền tín hiệu

- Hiện nay có hai loại đường truyền:

+ Đường truyền hữu tuyến: cáp đồng trục, cáp đôi dây xoắn (có bọc kim, không bọc kim) , cáp sợi quang

+ Đường truyền vô tuyến: radio, sóng cực ngắn, tia hồng ngoại

Cáp đồng trục dùng để truyền các tín hiệu số trong mạng cục bộ hoặc làm mạng điện thoại đường dài Cấu tạo gồm có một sợi kim loại ở trung tâm được bọc bởi một

Trang 5

lớp cỏch điện và một lưới kim loại chống nhiễu Ở ngoài cựng là vỏ bọc cỏch điện Sợi kim loại trung tõm và lưới kim loại làm thành hai sợi dẫn điện đồng trục

Vỏ bọc kim loạiDây dẫn trung tâm

Lớp cách điện

L-ới kim loại

Hình 1 Cáp đồng trụcHỡnh 1.1 : Cỏp đồng trục

Cú hai loại cỏp đồng trục khỏc nhau với những tiờu chuẩn khỏc nhau về kỹ thuật và thiết bị ghộp nối đi kốm: cỏp đồng trục mỏng (giỏ thành rẻ, dựng phổ biến), cỏp đồng trục dày (đắt hơn, cú khả năng chống nhiễu tốt hơn, thường được dung liờn kết mạng trong mụi trường cụng nghiệp)

Cỏp đụi dõy xoắn: được sử dụng rộng rói trong cỏc mạng điện thoại cú thể kộo dài hàng cõy số mà khụng cần bộ khuyếch đại Cấu tạo gồm nhiều sợi kim loại cỏch điện với nhau Cỏc sợi này từng đụi một xoắn lại với nhau nhằm hạn chế nhiễu điện từ Cú hai loại cỏp xoắn đụi được sử dụng hiện nay: cỏp cú bọc kim loại (STP), cỏp khụng bọc kim loại (UTP)

Cỏp STP cú lớp bảo vệ dưới vỏ bọc ngoài Cú khả năng chống nhiễu tốt và cũng đắt hơn Cỏp UTP khụng cú lớp bảo vệ dưới bọc ngoài  dựng phổ biến vỡ giỏ rẻ

Cỏp sợi quang: là cỏp truyền dẫn súng ỏnh sỏng, cú cấu trỳc tương tự như cỏp đồng trục với chất liệu là thuỷ tinh Tức là gồm một dõy dẫn trung tõm (một hoặc một bú sợi thuỷ tinh hoặc plastic cú thể truyền dẫn tớn hiệu quang) được bọc một lớp ỏo cú tỏc dụng phản xạ cỏc tớn hiệu trở lại để giảm sự mất mỏt tớn hiệu 1.2.2 Kỹ thuật chuyển mạch

Là đặc trưng kỹ thuật chuyển tớn hiệu giữa cỏc nỳt trong mạng, cỏc nỳt mạng

cú chức năng hướng thụng tin tới đớch nào đú trong mạng, hiện tại cú cỏc kỹ thuật chuyển mạch như sau:

- Kỹ thuật chuyển mạch kờnh: Khi cú hai thực thể cần truyền thụng với nhau thỡ giữa chỳng sẽ thiết lập một kờnh cố định và duy trỡ kết nối đú cho tới khi hai bờn ngắt liờn lạc Cỏc dữ liệu chỉ truyền đi theo con đường cố định đú

- Kỹ thuật chuyển mạch thụng bỏo: thụng bỏo là một đơn vị dữ liệu của người

sử dụng cú khuụn dạng được quy định trước Mỗi thụng bỏo cú chứa cỏc thụng tin điều khiển trong đú chỉ rừ đớch cần truyền tới của thụng bỏo Căn cứ vào thụng tin điều khiển này mà mỗi nỳt trung gian cú thể chuyển thụng bỏo tới nỳt kế tiếp trờn con đường dẫn tới đớch của thụng bỏo

- Kỹ thuật chuyển mạch gúi: ở đõy mỗi thụng bỏo được chia ra thành nhiều gúi nhỏ hơn được gọi là cỏc gúi tin (packet) cú khuụn dạng qui định trước Mỗi gúi tin cũng chứa cỏc thụng tin điều khiển, trong đú cú địa chỉ nguồn (người gửi) và địa

- Network Topology: Cách kết nối các máy tính với nhau về mặt hình học mà

ta gọi là tô pô của mạng Các hình trạng mạng cơ bản đó là: hình sao, hình bus, hình vòng

- Network Protocol: Tập hợp các quy ước truyền thông giữa các thực thể

truyền thông mà ta gọi là giao thức (hay nghi thức) của mạng

Các giao thức thường gặp nhất là : TCP/IP, NETBIOS, IPX/SPX,

1.2.4 Hệ điều hành mạng

Hệ điều hành mạng là một phần mềm hệ thống có các chức năng sau:

- Quản lý tài nguyên của hệ thống, các tài nguyên này gồm:

+ Tài nguyên thông tin (về phương diện lưu trữ) hay nói một cách đơn giản là quản lý tệp Các công việc về lưu trữ tệp, tìm kiếm, xoá, copy, nhóm, đặt các thuộc tính đều thuộc nhóm công việc này

+ Tài nguyên thiết bị Điều phối việc sử dụng CPU, các ngoại vi để tối ưu hoá việc sử dụng

- Quản lý người dùng và các công việc trên hệ thống

Hệ điều hành đảm bảo giao tiếp giữa người sử dụng, chương trình ứng dụng với thiết bị của hệ thống

- Cung cấp các tiện ích cho việc khai thác hệ thống thuận lợi (ví dụ FORMAT đĩa, sao chép tệp và thư mục, in ấn chung )

Các hệ điều hành mạng thông dụng nhất hiện nay là: WindowsNT,

Windows9X, Windows 2000, Unix, Novell

1.3 Phân loại mạng máy tính

1.3.1 Phân loại theo khoảng cách địa lý

− GAN (Global Area Network) kết nối máy tính từ các châu lục khác nhau Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông và vệ tinh

− WAN (Wide Area Network) - Mạng diện rộng, kết nối máy tính trong nội bộ các quốc gia hay giữa các quốc gia trong cùng một châu lục Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông Các WAN có thể được kết nối với nhau thành GAN hay tự nó đã là GAN

− MAN (Metropolitan Area Network) kết nối các máy tính trong phạm vi một thành phố Kết nối này được thực hiện thông qua các môi trường truyền thông tốc

độ cao (50-100 Mbit/s)

− LAN (Local Area Network) - Mạng cục bộ, kết nối các máy tính trong một khu vực bán kính hẹp thông thường khoảng vài trǎm mét Kết nối được thực hiện

Trang 7

thông qua các môi trường truyền thông tốc độ cao ví dụ cáp đồng trục được thay thế bằng cáp quang LAN thường được sử dụng trong nội bộ một cơ quan/tổ chức Các LAN có thể được kết nối với nhau thành WAN

1.3.2 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 các cách phân loại trên không phổ biến và chỉ áp dụng cho các mạng cục bộ

1.3.3 Phân loại theo hệ điều hành mạng

Phân loại theo các hệ điều hành mạng như sau: hệ điều hành mạng Unix, hệ điêu hành mạng Windows NT, hệ điều hành mạng Netware, Hệ điều hành mạng Linux

1.4 Giới thiệu các mạng máy tính thông dụng nhất

1.4.1 Mạng cục bộ

Mạng cục bộ LAN: Kết nối các máy tính đơn lẻ thành mạng cục bộ, tạo khả năng trao đổi tài nguyên và chia sẻ thông tin trong cơ quan, xí nghiệp Có hai loại mạng LAN là mạng LAN nối dây ( sử dụng các loại dây cáp ) và mạng LAN không dây ( sử dụng sóng cao tần hay tia hồng ngoại )

Đặc trưng cơ bản của mạng LAN:

- Quy mô mạng nhỏ , phạm vi hoạt động của mạng vài km Các máy trong một toà nhà, một cơ quan xí nghiệp nối lại với nhau Quản trị và bảo dưỡng mạng đơn giản

- Cấu trúc topo của mạng đa dạng : ví dụ mạng hình sao, vòng ring, định tuyến, các kiểu kết hợp, lai ghép

1.4.2 Mạng diện rộng với kết nối LAN To LAN

Mạng đô thị MAN hoạt động theo kiểu quảng bá, LAN to LAN Mạng cung cấp các dịch vụ thoại và phi thoại và truyền hình cáp

Trong một mạng MAN có thể sử dụng một hoặc hai đường truyền vật lý và không chứa thực thể chuyển mạch Dựa trên tiêu chuẩn DQDB ( Distributed Queue Dual Bus ) quy định 2 cáp đơn kết nối tất cả các máy tính lại với nhau

và các chính phủ trên toàn cầu

Hình 1.3 : Internet

Trang 9

1.4.4 Mạng Intranet

Thực sự là một mạng Internet thu nhỏ vào trong một cơ quan / công ty tổ chức hay một bộ / ngành giới hạn phạm vi người sử dụng có sử dụng các công nghệ kiểm soát truy cập và bảo mật thông tin

Được phát triển từ các mạng LAN, WAN dùng công nghệ INTERNET

1.5 Mạng cục bộ và kiến trúc mạng cục bộ

1.5.1 Mạng cục bộ

Tên gọi mạng cục bộ được xem xét từ quy mô của mạng Tuy nhiên đó không phải là đặc tính duy nhất của mạng cục bộ, nhưng trên thực tế, quy mô của mạng quyết định nhiều đặc tính và công nghệ của mạng Sau đây là một số đặc điểm của mạng cục bộ :

Mạng cục bộ có quy mô nhỏ, thường là dưới vài km

Mạng cục bộ thường là sở hữu của một tổ chức Thực tế, đó là điều khá quan trọng để việc quản lý mạng có hiệu quả

Mạng cục bộ có tốc độ cao và ít lỗi Trên mạng rộng tốc độ nói chung chỉ đạt vài trăm Kilo bít trên giây đến Mb/s Còn tốc độ thông thường của mạng cục bộ là

10, 100 Mbit/s và tới nay là Gigabit Ethernet

1.5.2 Kiến trúc mạng cục bộ

Mạng hình sao : Mạng có tất cả các trạm được kết nối với một thiết bị trung

tâm có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các trạm và chuyển tới trạm đích

Độ dài đường truyền nối một trạm với thiết bị trung tâm bị hạn chế (trong vòng 100m, với công nghệ hiện nay)

Hình 1.4 : Mạng hình sao

Mạng trục tuyến tính

Trong mạng trục tất cả các trạm phân chia một đường truyền chung (bus) Đường truyền chính được giới hạn hai đầu bằng hai đầu nối đặc biệt gọi là terminator

Trang 11

Hình 1.7 : Mạng kết nối hỗn hợp 1.5.3 Đồ hình mạng

Định nghĩa topo mạng :

Cách kết nối các máy tính với nhau về mặt hình học gọi là topo mạng Có hai

kiểu nối mạng chủ yếu đó là :

Nối kiểu điểm – điểm : Các đường truyền nối từng cặp nút với nhau, mỗi nút

lưu và chuyển tiếp dữ liệu

Nối kiểu điểm – nhiều điểm : Tất cả các nút phân chia nhau một đường truyền

vật lý, gửi dữ liệu đến nhiều nút một lúc và kiểm tra gói tin theo địa chỉ

1.6 Chuẩn hóa mạng máy tính và mô hình OSI

1.6.1 Các vấn đề về chuẩn hóa mạng

Khi thiết kế các giao thức mạng, các nhà thiết kế tự do lựa chọn kiến trúc cho

riêng mình Từ đó dẫn tới tình trạng không tương thích giữa các mạng máy tính

với nhau Vấn đề không tương thích đó làm trở ngại cho sự tương tác giữa những

giao thức mạng khác nhau Nhu cầu trao đổi thông tin càng lớn thúc đẩy việc xây

dựng khung chuẩn về kiến trúc mạng để làm căn cứ cho các nhà thiết kế và chế tạo

thiết bị mạng

Chính vì lý do đó, tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế ISO (Internatinal

Organnization for Standarzation) đã xây dựng mô hình tham chiếu cho việc kết nối

các hệ thống mở OSI (reference model for Open Systems Interconnection) Mô

hình này là cơ sở cho việc kết nối các hệ thống mở phục vụ cho các ứng dụng

phân tán

Trang 12

1.6.2 Mô hình tham chiếu OSI 7 lớp

Mô hình OSI được biểu diễn theo hình dưới đây:

Mô hình OSI phân chia thành 7 lớp bao gồm các lớp ứng dụng, lớp thể hiện, lớp phiên, lớp vận chuyển, lớp mạng, lớp liên kết và lớp vật lý

Mô hình OSI cũng định nghĩa phần tiêu đề (header) của đơn vị dữ liệu và mối liên kết giữa các lớp, việc gắn thêm phần mào đầu (header) để chuyển dữ liệu từ các lớp trên xuống lớp dưới và mở gói là chức năng gỡ bỏ phần mào đầu để chuyển dữ liệu lên lớp trên

Hình 1.8 : Mô hình OSI Chức năng chủ yếu của các tầng :

Vai trò, chức năng của tầng ứng dụng :

Xác định giao diện giữa người sử dụng và môi trường OSI Bao gồm nhiều giao thức ứng dụng cung cấp các phương tiện cho người sử dụng truy cập vào môi trường mạng và cung cấp các dịch vụ phân tán

Vai trò, chức năng của tầng tầng trình bày :

Giải quyết các vấn đề liên quan đến cú pháp và ngữ nghĩa của thông tin được truyền Biểu diễn thông tin của người sử dụng phù hợp với thông tin làm việc của mạng và ngược lại

Vai trò, chức năng của tầng phiên :

Tầng phiên cho phép người sử dụng trên các máy khác nhau thiết lập, duy trì, huỷ bỏ và đồng bộ phiên truyền thông giữa họ với nhau

Vai trò, chức năng của tầng vận chuyển :

Chức năng của tầng vận chuyển là chia các gói tin lớn thành các gói tin nhỏ hơn trước khi gởi đi và đánh số các gói tin và đảm bảo chúng chuyển đi theo đúng

số thứ tự

Vai trò, chức năng của tầng mạng:

Chức năng của tầng mạng là thực hiện việc chọn đường Đường có thể được cố định, cũng có thể được định nghĩa khi bắt đầu hội thoại và có thể đường đi là động nghĩa là có thể thay đổi với từng gói tin tuỳ theo trạng thái tức thời của mạng

Trang 13

Một chức năng khác của tầng mạng là chức năng điều khiển tắc nghẽn Nếu có quá nhiều gói tin cùng lưu chuyển trên cùng một đường thì có thể xảy ra tình trạng tắc nghẽn Thực hiện chức năng giao tiếp giữa các mạng khi các gói tin đi từ mạng này sang mạng khác để tới đích

Vai trò, chức năng của tầng liên kết dữ liệu :

Chức năng chủ yếu của tầng liên kết dữ liệu là thực hiện việc thiết lập các liên kết, duy trì và huỷ bỏ các liên kết dữ liệu Kiểm soát lỗi và kiểm soát lưu lượng Vai trò, chức năng của tầng vật lý : Tầng vật lý là tầng thấp nhất trong mô hình 7 lớp OSI Các thực thể tầng vật lý giao tiếp với nhau qua một đường truyền vật lý Tầng vật lý xác định chức năng , thủ tục về điện, cơ quang để kích hoạt duy trì và giải phóng các kết nối vật lý giữa các hệ thống mạng

Cung cấp các cơ chế về điện, cơ hàm, thủ tục … nhằm thực hiện việc kết nối các phần tử của mạng thành một hệ thống bằng các phương pháp vật lý

Đảm bảo cho các yêu cầu về chuyển mạch hoạt động nhằm tạo ra các đường truyền thực cho các chuỗi bit thông tin

Các chuẩn trong tầng vật lý là các chuẩn xác định giao diện người sử dụng và môi trường mạng Các giao thức của tầng vật lý có hai dạng là loại truyền dị bộ và truyền đồng bộ

7 Giao tiếp người và môi trường mạng Ứng dụng

6 Chuyển đổi cú pháp dữ liệu để đáp ứng

nhu cầu truyền thông của các ứng dụng Biến đổi mã

5 Quản lý các cuộc liên lạc giữa các thực thể

bằng cách thiết lập, duy trì và đồng bộ hóa , hủy bỏ các phiên truyền thông giữa các ứng dụng

Phiên

4 Vận chuyển thông tin giữa các máy chủ,

kiểm soát lỗi và luồng dữ liệu Vận chuyển

3 Thực hiện chọn đường và đảm bảo thông

tin trong liên mạng với công nghệ chuyển mạch thích hợp

Mạng

2 Tạo, gỡ bỏ khung thông tin, kiểm soát

luồng và kiểm soát lỗi Thủ tục kiểm soát

1 Đảm bảo các yêu cầu truyền nhận các

chuỗi bít qua các phương tiện vật lý

Giao diện DTE-DCE

1.7 Các chuẩn kết nối thông dụng

IEEE là tổ chức đi tiên phong trong lĩnh vực chuẩn hoá mạng cục bộ với

đề án IEEE 802 với kết quả là một loạt các chuẩn thuộc họ IEEE 802.x ra đời Cuối những năm 80, tổ chức ISO đã tiếp nhận họ chuẩn này và ban hành thành chuẩn quốc tế dưới mã hiệu tương ứng là ISO 8802.x

IEEE 802.: là chuẩn đặc tả kiến trúc mạng, kết nối giữa các mạng và việc quản

Trang 14

trị mạng đối với mạng cục bộ

IEEE 802.2: là chuẩn đặc tả tầng dịch vụ giao thức của mạng cục bộ

IEEE 802.3: là chuẩn đặc tả một mạng cục bộ dựa trên mạng Ethernet nổi tiếng của Digital, Intel và Xerox hợp tác xây dựng từ năm 1980 Các chuẩn qui định vật lý như 10BASE5, 10BASE2, 10BASE-F,

IEEE 802.5: là chuẩn đặc tả mạng cục bộ với topo mạng dạng vòng (ring) dùng thẻ bài để điều việc truy nhập đường truyền

IEEE 802.11: là chuẩn đặc tả mạng cục bộ không dây (Wireless LAN) hiện đang được tiếp tục phát triển

Ngoài ra trong họ chuẩn 802.x còn có các chuẩn IEEE 802.4, 802.6, 802.9, 802.10 và 802.12

2 Các thiết bị thông dụng và các chuẩn kết nối vật lý

2.1 Các thiết bị mạng thông dụng

2.1.1 Tìm hiểu về các loại cáp

Cáp đôi dây xoắn (Twisted pair cable)

Cáp đôi dây xoắn là cáp gồm hai dây đồng xoắn để tránh gây nhiễu cho các đôi dây khác, có thể kéo dài tới vài km mà không cần khuyếch đại Giải tần trên cáp dây xoắn đạt khoảng 300–4000Hz, tốc độ truyền đạt vài kbps đến vài Mbps Cáp xoắn có hai loại:

- Loại có bọc kim loại để tăng cường chống nhiễu gọi là STP ( Shield Twisted Pair) Loại này trong vỏ bọc kim có thể có nhiều đôi dây Về lý thuyết thì tốc độ truyền có thể đạt 500 Mb/s nhưng thực tế thấp hơn rất nhiều (chỉ đạt 155 Mbps với cáp dài 100 m)

- Loại không bọc kim gọi là UTP (UnShield Twisted Pair), chất lượng kém hơn STP nhưng rất rẻ Cap UTP được chia làm 5 hạng tuỳ theo tốc độ truyền

- Cáp loại 3 dùng cho điện thoại Cáp loại 5 có thể truyền với tốc độ 100Mb/s rất hay dùng trong các mạng cục bộ vì vừa rẻ vừa tiện sử dụng Cáp này có 4 đôi dây xoắn nằm trong cùng một vỏ bọc

Hình 1.9 : Cáp đôi dây xoắn

Cáp đồng trục (Coaxial cable) băng tần cơ sở

Là cáp mà hai dây của nó có lõi lồng nhau, lõi ngoài là lưới kim loại Khả năng chống nhiễu rất tốt nên có thể sử dụng với chiều dài từ vài trăm met đến vài km

Có hai loại được dùng nhiều là loại có trở kháng 50 ohm và loại có trở kháng 75 ohm

Trang 15

Hình 1.10 : Cáp đồng trục Dải thông của cáp này còn phụ thuộc vào chiều dài của cáp Với khoảng cách1

km có thể đạt tốc độ truyền từ 1– 2 Gbps

Cáp đồng trục băng tần cơ sở thường dùng cho các mạng cục bộ Có thể nối cáp bằng các đầu nối theo chuẩn BNC có hình chữ T ở VN người ta hay gọi cáp này là cáp gầy do dịch từ tên trong tiếng Anh là „Thin Ethernet”

Một loại cáp khác có tên là “Thick Ethernet” mà ta gọi là cáp béo Loại này thường có màu vàng

Người ta không nối cáp bằng các đầu nối chữ T như cáp gầy mà nối qua các kẹp bấm vào dây Cứ 2m5 lại có đánh dấu để nối dây (nếu cần) Từ kẹp đó người

ta gắn các tranceiver rồi nối vào máy tính

Cáp đồng trục băng rộng (Broadband Coaxial Cable)

Đây là loại cáp theo tiêu chuẩn truyền hình (thường dùng trong truyền hình cáp) có dải 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 tuơng 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

Cáp quang

Dùng để truyền các xung ánh sáng trong lòng một sợi thuỷ tinh phản xạ toàn phần Môi trường cáp quang rất lý tưởng vì :

- Xung ánh sáng có thể đi hàng trăm km mà không giảm cuờng độ sáng

- Dải thông rất cao vì tần số ánh sáng dùng đối với cáp quang cỡ khoảng 1014 –1016

- An toàn và bí mật, không bị nhiễu điện từ

Chỉ có hai nhược điểm là khó nối dây và giá thành cao

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 Các cáp đa mode có đường kính khoảng 50 µ

- 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 này có đường kính khoản 8µm 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

Trang 16

2.1.2 Card giao tiếp mạng

Đó là một card được cắm trực tiếp vào máy tính trên khe cắm mở rộng ISA hoặc PCI hoặc tích hợp vào bo mạch chủ PC

Trên đó có các mạch điện giúp cho việc tiếp nhận (receiver) hoặc/và phát (transmitter) tín hiệu lên mạng

Người ta thường dùng từ tranceiver để chỉ thiết bị (mạch) có cả hai chức năng thu và phát

Hình 1.11 : Card giao tiếp mạng

2.1.3 Các bộ chuyển tiếp

Nhiệm vụ của các repeater là hồi phục tín hiệu để có thể truyền tiếp cho

các trạm khác bao gồm cả công tác khuyếch đại tín hiệu, điều chỉnh tín hiệu

Hình 1.12 : Bộ chuyển tiếp 2.1.4 Các bộ tập trung, switch, hub, modem, router

HUB là một loại thiết bị có nhiều đầu cắm các đầu cáp mạng Người ta sử

dụng HUB để nối mạng theo kiểu hình sao

Ưu điểm của kiểu nối này là tăng độ độc lập của các máy khi một máy bị sự cố dây dẫn Có loại HUB thụ động (passive HUB) là HUB chỉ đảm bảo chức năng kết nối hoàn toàn không xử lý lại tín hiệu

Trang 17

HUB chủ động (active HUB) là HUB có chức năng khuyếch đại tín hiệu để chống suy hao

HUB thông minh (intelligent HUB) là HUB chủ động nhưng có khả năng tạo

ra các gói tin mang tin tức về hoạt động của mình và gửi lên mạng để người quản trị mạng có thể thực hiện quản trị tự động

Switching Hub (hay còn gọi tắt là switch)

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

2.2 Một số kiểu kết nối mạng thông dụng và các chuẩn

2.2.1 Các thành phần thông thường trên một mạng cục bộ

- Các máy chủ cung cấp dịch vụ (server)

- Các máy trạm cho người làm việc (workstation)

- Đường truyền (cáp nối)

- Card giao tiếp giữa máy tính và đường truyền (network interface card)

- Các thiết bị nối (connection device)

Hai yếu tố được quan tâm hàng đầu khi kết nối mạng cục bộ là tốc độ

trong mạng và bán kính mạng Tên các kiểu mạng dùng theo giao thức

CSMA/CD cũng thể hiện điều này Sau đây là một số kiểu kết nối đó với tốc độ

10 Mb/s khá thông dụng trong thời gian qua và một số thông số kỹ thuật: