Bài giảng môn Mạng máy tính: Chương 3 - Hoàng Thanh Hòa

Bài giảng Mạng máy tính - Chương 3: Môi trường truyền dẫn và thiết bị mạng cung cấp cho người học các kiến thức: Môi trường truyền dẫn, các loại cáp truyền dẫn, đường truyền vô tuyến, thiết bị mạng thông dụng. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

BÀI GIẢNG

MÔN: MẠNG MÁY TÍNH

Giảng viên: Hoàng Thanh Hòa

3.1.1 Khái niệm

 Là phương tiện vật lý cho phép truyền tải tín

hiệu giữa các thiết bị

 Có 2 loại phương tiện truyền dẫn:

- Truyền dẫn hữu tuyến

- Truyễn dẫn vô tuyến

4

3.1.2 Tần số truyền thông

 Các tín hiệu truyền thông giữa các máy tính và các thiết bị là các dạng sóng điện từ

 Dải tần từ tần số radio đến tần số hồng ngoại

 Tần số Radio (3Hz – 3GHz): phát tín hiệu LAN

 Sóng Viba (3GHz -30GHz): dùng cho truyền

thông tập trung giữa 2 điểm hoặc giữa các trạm mặt đất với vệ tinh

 Tia hồng ngoại thường dùng truyền thông ở

3.1.3 Đặc tính của phương tiện truyền dẫn

 Chi phí đầu tư

 Yêu cầu cài đặt

 Độ tin cậy, tính bảo mật

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

6

3.1.3 Đặc tính của phương tiện truyền dẫn

 Băng thông (Bandwidth): Tổng lượng thông tin

có thể truyền dẫn trên đường truyền tại một thời điểm

- Bps (Bits per second-số bit trong một giây)

- KBps (Kilobits per second): 1 KBps=10^3

bps=1000 Bps

- MBps (Megabits per second): 1 MBps = 10^3 KBps

- GBps (Gigabits per second): 1 GBps = 10^3 MBps

3.1.3 Đặc tính của phương tiện truyền dẫn (tt)

 Băng tầng cơ sở (baseband): dành toàn bộ

băng thông cho một kênh truyền

 Băng tầng mở rộng (broadband):cho phép

nhiều kênh truyền chia sẻ một phương tiện

truyền dẫn

 Độ suy giảm (attenuation): độ đo sự suy yếu

đi của tín hiệu khi di chuyển trên một phương tiện truyền dẫn

 Nhiễu điện từ (Electromagnetic interference

- EMI)

 Nhiễu xuyên kênh (crosstalk)

8

3.1.4 Phương thức truyền dẫn

 Đơn công (Simplex): Thiết bị phát chỉ đảm

nhiệm vai trò phát tín hiệu, còn thiết bị thu chỉ đảm nhiệm vai trò nhận tín hiệu

 Bán song công (Half-Duplex): Thiết bị có thể là

thiết bị phát, vừa là thiết bị thu Nhưng tại một thời điểm thì chỉ có thể ở một trạng thái (phát hoặc thu)

 Song công (Full-Duplex): Tại một thời điểm,

3.2.1 Cáp đồng trục

12

• Cấu tạo cáp đồng trục:

3.2.1 Cáp đồng trục

• Đấu nối cáp và máy tính:

Muốn đấu nối cáp đồng trục dày ta dùng

transceiver và nối kết vào máy tính thông qua

cổng AUI

- Cáp dày (thick cable/thicknet): có đường

kính khoảng 13mm thuộc họ RG-58, chiều

dài đường chạy tối đa 500m

- Cáp xoắn đôi có vỏ bọc chống nhiễu STP

(Shielded Twisted- Pair)

- Cáp xoắn đôi không có vỏ bọc chống nhiễu

UTP (Unshielded Twisted- Pair)

Cáp xoắn đôi STP

16

• Gồm nhiều cặp xoắn đƣợc phủ bên ngoài một lớp vỏ làm bằng dây đồng bện

• Chống đƣợc nhiễu từ bên ngoài và phát xạ

nhiễu bên trong

• Khoảng cách truyền tín hiệu xa hơn cáp UTP

Cáp xoắn đôi UTP

18

• Gồm nhiều cặp xoắn nhƣ cáp STP nhƣng

không có lớp vỏ đồng chống nhiễu

• Sƣ dụng chuẩn 10BaseT hoặc 100BaseT

• Dễ bị nhiễu khi đặt gần thiết bị hoặc cáp khác

• Chiều dài tối đa là 100m

Cáp xoắn đôi UTP

• Có 5 loại cáp UTP:

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

- Loại 2: gồm bốn dây xoắn đôi, tốc độ 4Mbps

- Loại 3: truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 10

Mbps Cáp này gồm bốn dây xoắn đôi với ba mắt xoắn trên mỗi foot (1 foot = 0.3048 mét)

- Loại 4: truyền dữ liệu, bốn cặp xoắn đôi, tốc

độ đạt đƣợc 16 Mbps

- Lớp vỏ bảo vệ chính (primary coating): là

lớp vỏ nhựa PVC giúp bảo vệ core và cladding không bị bụi, ẩm, trầy xước

mài mòn, bảo vệ phần bên trong tránh ẩm ướt và các ảnh hưởng từ môi trường

3.2.3 Cáp quang (tt)

• Phân loại cáp quang:

- Cáp quang Singlemode (SM)

- Cáp quang Multimode (MM)

3.2.3 Cáp quang (tt)

24

• Cáp quang Singlemode (SM):

- Là loại cáp quang có đường kính core khá

nhỏ (9µm), sử dụng nguồn phát laser truyền tia sáng xuyên suốt

- Tín hiệu ít suy hao, tốc độ lớn

- SM thường hoạt động ở 2 bước sóng

1310nm, 1550nm

- Khoảng cách truyền rất xa

3.2.3 Cáp quang (tt)

• Cáp quang Multimode (MM):

- Là loại cáp quang có đường kính core lớn

hơn SM (khoảng 50µm, 62.5µm)

- Sử dụng nguồn sáng LED (Light Emitting

Diode) hoặc laser để truyền tia sáng và

thường hoạt động ở 2 bước sóng 850nm,

1300nm

- Ứng dụng nhiều với khoảng cách <5Km

3.2.3 Cáp quang (tt)

26

• Đường đi của ánh sáng trong các loại cáp

quang:

3.2.3 Cáp quang (tt)

• Ưu điểm của cáp quang:

- Dung lƣợng lớn, dễ dàng lắp đặt

- Không bị nhiễu bởi tín hiệu điện, điện từ

- Có tính cách điện nên đảm bảo tính an toàn

- Tính bảo mật, độ tin cậy cao

- Tính linh hoạt do các hệ thống thông tin quang đều khả dụng cho hầu hết các dạng thông tin

số liệu, thoại và video

Thông số cơ bản các loại cáp

28

3.3 Đường truyền vô tuyến

• Khắc phục những nhược điểm của các loại cáp

• Đường truyền vô tuyến mang lại những lợi ích:

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

- Người dùng di chuyển vẫn có thể kết nối vào

mạng

- Phù hợp với địa hình phức tạp

- Phù hợp phục vụ hiều kết nối cùng lúc

- Dùng cho mạng có giới hạn rộng lớn

3.3 Đường truyền vô tuyến

3.3 Đường truyền vô tuyến

• Sóng vô tuyến (Radio):

- Sóng radio (10 KHz - 1 GHz), trong miền này

ta có rất nhiều dải tần ví dụ như: sóng ngắn,

VHF (dùng cho tivi và radio FM), UHF (dùng

cho tivi)

- Dải tần 2,4GHz là vùng tự do, các thiết bị

Wireless dùng dải tần này

- Mạng di động thường sử dụng băng tần 900

3.3 Đường truyền vô tuyến

32

• Sóng vô tuyến (Radio):

3.3 Đường truyền vô tuyến

3.3 Đường truyền vô tuyến

3.3 Đường truyền vô tuyến

máy phát và máy thu có một đường ngắm rõ rệt giữa chúng

truyền dội tường và sàn nhà rồi mới đến máy thu

tính sẽ truyền tới một vị trí chung, tại đây tia

truyền được đổi hướng đến máy tính thích hợp

3.4 Các loại thiết bị mạng

36

3.4.1 Card mạng

3.4.2 Modem (bộ điều chế và giải điều chế)

3.4.3 Repeaer (Bộ khuếch đại tín hiệu)

3.4 Các loại thiết bị mạng

3.4.1 Card mạng (NIC)

38

 Là thiết bị nối kết giữa máy tính và cáp mạng

 Giao tiếp với máy tính qua các khe cắm như:

ISA, PCI hay USP…

 Phần giao tiếp với cáp mạng thông thường

theo các chuẩn như: AUI, BNC, UTP…

 Chức năng của Card mạng:

- Chuẩn bị đưa dữ liệu lên mạng

- Gửi dữ liệu đến máy tính khác

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

3.4.1 Card mạng (NIC)

 Địa chỉ MAC (Media Access Control):

- Là địa chỉ riêng dành cho mỗi Card mạng

- Địa chỉ này do IEEE cấp cho nhà sản xuất

- Đƣợc gán cố định vào chip của mỗi card

mạng

- Gồm 6 byte, 3 byte đầu là mã số nhà sản

xuất, 3 byte sau là số serial của card mạng do hãng đó sản xuất

3.4.1 Card mạng (NIC)

40

Network Interfare Card (NIC)

3.4.2 Modem

 Sơ đồ truyền dữ liệu qua Modem:

3.4.2 Modem (tt)

42

 Là thiết bị dùng để nối hai máy tính hay hai

thiết bị ở xa thông qua mạng điện thoại

 Modem giúp nối các mạng LAN ở xa thành

một mạng WAN

 Chức năng:

- chuyển đổi tín hiệu số (digital) thành tín hiệu tương tự (analog) để truyền dữ liệu trên dây điện thoại

- Tại đầu nhận, Modem chuyển ngược lại từ

dạng tín hiệu tương tự sang dạng tín hiệu số

3.4.3 Reapeter (bộ chuyển tiếp)

 Là thiết bị khuếch đại tín hiệu khi truyền trên

một khoảng cách lớn

 Hoạt động ở tầng vật lý trong mô hình OSI

 Khi dùng nhiều thì tín hiệu sẽ bị sai lệch

3.4.3 Reapeter (tt)

44

3.4.4 Hub (bộ tập trung)

 Là thiết bị giống nhƣ Repeater nhƣng nhiều

port hơn cho phép nhiều máy tính nối tập

trung về thiết bị này

 Chức năng giống với Repeater

 Gồm có 3 loại:

- Passive Hub

- Active Hub

- Intelligent Hub

3.4.4 Hub (tt)

46

 Hub thụ động (Passive Hub): chỉ đảm bảo

chức năng kết nối, không xử lý lại tín hiệu

 Hub chủ động (Active Hub): có khả năng

khuếch đại tín hiệu để chống suy hao

 Hub thông minh (Intelligent Hub): là Hub chủ

động nhƣng có thêm khả năng tạo ra các gói tin thông báo hoạt động của mình giúp cho

việc quản trị mạng dễ dàng hơn

3.4.5 Bridge (Cầu nối)

 Là thiết bị cho phép nối kết hai nhánh mạng,

có chức năng chuyển có chọn lọc các gói tin đến nhánh mạng chứa máy nhận gói tin

 Trong Bridge có bảng địa chỉ MAC, bảng địa chỉ này sẽ được dùng để quyết định đường đi của gói tin

3.4.5 Bridge (tt)

48

Hub Hub

Bridge

3.4.6 Switch (bộ chuyển mạch)

 Là thiết bị giống nhƣ bridge nhƣng nhiều port hơn cho phép ghép nối nhiều đoạn mạng với nhau

 Dựa vào bảng địa chỉ MAC để quyết định gói tin nào đi ra port nào

 Hoạt động tại lớp 2 trong mô hình OSI

3.4.6 Switch (tt)

50

1 Kiểm tra địa chỉ nguồn của gói tin trong bảng

MAC

2 Kiểm tra địa chỉ đích có trong bảng MAC chƣa:

- Nếu chƣa có thì nó sẽ gởi gói tin ra tất cả các

port (ngoại trừ port gói tin đi vào)

- Nếu địa chỉ đích đã có trong bảng MAC:

 Nếu port đích trùng với port nguồn thì Switch

(hoặc Bridge) sẽ loại bỏ gói tin

 Nếu port đích khác với port nguồn thì gói tin sẽ được gởi ra port đích tương ứng

3.4.6 Switch (tt)

 Hỗ trợ một số tính năng nâng cao:

- Hỗ trợ nhiều giao tiếp đồng thời, tăng băng

thông trên toàn mạng

- Hỗ trợ giao thiếp song công: gửi và nhận tin trên cùng một cổng

- Điều hòa tốc độ kênh truyền: Các kênh truyền

có tốc độ khác nhau giao tiếp đƣợc với nhau

3.4.7 Router (Bộ định tuyến)

52

 Là thiết bị liên mạng hoạt động ở tầng 3 của

mô hình OSI, nối nhiều mạng với nhau thành một liên mạng

 Nhiệm vụ: chuyển tiếp các gói tin từ mạng này tới mạng kia để đến được các máy nhận

 Dùng bảng định tuyến (Routing table) để lưu thông tin về mạng→ tìm đường đi tối ưu cho

gói tin

 Bảng định tuyến: chứa thông tin về đường đi, ước lượng khoảng cách, thời gian…

3.4.7 Router (tt)

3.4.7 Router (tt)

54

 Nguyên lý hoạt động:

Khi một gói tin đến Router, nó tiến hành kiểm tra

IP đích của gói tin:

- Nếu đ/c IP đích có trong bảng định tuyến→

Router gửi gói tin đến port tương ứng

- Nếu đ/c IP đích không có trong bảng→

Router kiểm tra trong bảng có khai báo

3.4.7 Router (tt)

 Đường đi gói tin:

3.4.8 Gateway -Proxy

56

 Là thiết bị trung gian dùng để nối kết mạng nội

bộ bên trong và mạng bên ngoài

 Chức năng: kiểm soát tất cả các luồng dữ liệu

đi ra và vào mạng nhằm ngăn chặn hacker tấn công

 Proxy hoạt động giống nhƣ một Firewall

 Proxy cho phép thiết lập các danh sách đƣợc phép truy cập vào mạng nội bộ bên trong,

cũng nhƣ danh sách các ứng dụng mà mạng nội bộ bên trong có thể truy cập ra mạng bên ngoài