Lý thuyết mạng LAN

đồ án tốt nghiệp

Bùi Tuấn Nam

Lớp ĐTVT2 K42



Phần I Tổng quan



Chơng III mạng và các công nghệ chuyển

mạch



Mạng tuyến: là mạng mà tất cả các thiết bị mạng đợc nối vào cùng một

trục cáp chính gọi là backbone6. Tất cả các nút mạng đều nằm trên

backbone. Hai đầu của backbone luôn luôn đợc bịt bởi hai terminator.

Mỗi máy đợc nối vào bus bằng một T connector trên card giao tiếp mạng.

Ưu điểm của loại mạng này là chi phí thấp, dễ lắp đặt. Tuy nhiên khi có

một máy tách khỏi mạng hoặc card giao tiếp mạng bị trục trặc sẽ làm cho

backbone bị phá vỡ, do đó làm ảnh hởng đến hoạt động của toàn mạng.

Bus Terminator

Bus Backbone



File Server



Connector



Hình : mạng tuyến.

Mạng sao: là mạng mà tất cả các thiết bị mạng cùng đợc nối vào một

thiết bị trung tâm. Thiết bị trung tâm đó gọi là concentrator. Mỗi máy

trên mạng đợc nối với concentrator bằng một đờng cáp riêng biệt. Mạng

sao có u điểm là khi một máy bị tách khỏi concentrator thì phần còn lại

của mạng vẫn hoạt động bình thờng, không bị ảnh hởng. Tuy nhiên mạng

sao cũng có nhợc điểm là tốn rất nhiều cáp nối vì mỗi thiết bị phải đợc

nối trực tiếp đến concentrator.



Concentrator



Hình : mạng sao.

Mạng vòng: là mạng có cấu trúc khép kín, dạng vòng tròn, tất cả các

node mạng đều nằm trên vòng tròn đó. Trên thực tế, có những mạng vòng

6



còn gọi là BUS



Nghiên cứu và thiết kế mạng thông tin vệ tinh ứng dụng công nghệ ghép kênh

Frame-Relay sử dụng thiết bị Memotec

18



đồ án tốt nghiệp



Phần I Tổng quan



Chơng III mạng và các công nghệ chuyển

mạch



Bùi Tuấn Nam

Lớp ĐTVT2 K42



mà không đợc tạo thành từ vòng cáp vật lý nh mạng Token Ring. Với

mạng Token Ring, có một vòng cáp bên trong bộ điều khiển trung tâm,

gọi là MAU1, tất cả các thiết bị mạng đều đợc nối vào vòng cáp này.

Mạng sao có u điểm là điều khiển tranh chấp dễ dàng hơn so với mạng

tuyến, nhng cũng giống nh mạng tuyến, khi một máy trong mạng xảy ra

sự cố thì toàn mạng sẽ bị ảnh hởng.



Hình : mạng vòng.

Mạng trung tâm: mạng trung tâm cũng giống nh mạng tuyến, có một

trục cáp chính với một loạt đầu nối trên đó, trục cáp chính gọi là

Backplane. Mỗi đầu nối trên backplane đợc nối tới một thiết bị HUB, và

mỗi HUB sẽ nối đến các thiết bị mạng khác. Loại mạng này cho phép sử

dụng đờng backplane có tốc độ cao, có khả năng mở rộng cho rất nhiều

thiết bị mạng và đáp ứng đợc tốc độ cao. Mạng trung tâm thờng có giá

thành rất cao vì phải sử dụng backplane tốc độ cao và các thiết bị HUB

phản ứng nhanh.

Hub



Hub



Hub



Hub



Hub



High-Speed Backbone



Hình : mạng trung tâm.

Mạng hình lới: mạng hình lới là mạng mà mỗi node đều đợc nối với các

node khác trong mạng. Loại mạng này có đặc điểm không bao giờ bị tắc

nghẽn, có tốc độ truyền thông cao và các node mạng hoạt động độc lập

với nhau, nếu một node tách khỏi mạng hoặc gặp sự cố thì mạng vẫn hoạt

động bình thờng. Tuy nhiên chi phí lắp đặt mạng sẽ rất lớn khi số node

mạng lớn hoặc các node mạng ở xa nhau.



1



Media Access Unit



Nghiên cứu và thiết kế mạng thông tin vệ tinh ứng dụng công nghệ ghép kênh

Frame-Relay sử dụng thiết bị Memotec

19



đồ án tốt nghiệp

Bùi Tuấn Nam

Lớp ĐTVT2 K42



Phần I Tổng quan



Chơng III mạng và các công nghệ chuyển

mạch



Hình : mạng hình lới.

1.3. Phân loại mạng

Để phân loại mạng máy tính ta có rất nhiều tiêu chí nh theo khoảng cách địa lý, theo

kỹ thuật chuyển mạch hay kiến trúc mạng...

Phân loại theo khoảng cách địa lý: có các loại mạng cục bộ1, mạng đô thị2,

mạng diện rộng3 và mạng toàn cầu4.

Mạng cục bộ: là mạng đợc cài đặt ở trong một phạm vi tơng đối nhỏ nh

một toà nhà, một xí nghiệp...

Mạng đô thị: là mạng đợc cài đặt trong phạm vi một thành phố hoặc một

trung tâm kinh tế có bán kính tối đa cỡ 100km.

Mạng diện rộng: kết nối các máy tính trong một quốc gia hay có thể cả

một lục địa.

Mạng toàn cầu: là mạng trải khắp các lục địa trên trái đất.

Ta có thể thấy rằng cách phân biệt trên chỉ mang tính tơng đối, với sự phát triển của

công nghệ truyền dẫn và quản trị mạng ranh giới phân biệt giữa chúng ngày càng mờ

đi.

Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch: các kỹ thuật chuyển mạch bao gồm

mạng chuyển mạch kênh5, mạng chuyển mạch thông báo6 và mạng chuyển

mạch gói7.

Mạng chuyển mạch kênh: khi hai đầu cuối có nhu cầu thông tin với nhau,

giữa chúng sẽ đợc thiết lập một kênh cố định và đợc duy trì cho đến khi

một trong hai bên huỷ bỏ liên kết. Mạng loại này có u điểm là độ trễ rất

Local Area Network(LAN)

Metropolitan Area Network(MAN)

3

Wide Area Network(WAN)

4

Global Area Network(GAN)

5

Circuit Switching Network

6

Message Switching Network

7

Packet Switching Network

1

2



Nghiên cứu và thiết kế mạng thông tin vệ tinh ứng dụng công nghệ ghép kênh

Frame-Relay sử dụng thiết bị Memotec

20



đồ án tốt nghiệp



Phần I Tổng quan



Chơng III mạng và các công nghệ chuyển

mạch



Bùi Tuấn Nam

Lớp ĐTVT2 K42



1

S2



S4



4



3



2



2



4



1



message

1



data2



da

t



3



1



B



S3



4



S5



S4 3



4

2



a3



A



2

S2



4



3

t

da



a1



3



2



S6



2



S1



4



A



S1



S6

S3



B



S5



thấp nhng tốn thời gian thiết lập kênh và hiệu suất sử dụng đờng truyền

không cao, vì khi kênh này rỗi các đầu cuối khác vẫn không đợc phép sử

dụng nó.

Hình : mạng chuyển mạch kênh.

Mạng chuyển mạch thông báo: thông báo là một đơn vị thông tin của ngời sử dụng có khuôn dạng định trớc. Các thông báo đều có vùng thông tin

điều khiển mà nhờ đó các nút mạng có thể chuyển thông báo đến đích.

Ưu điểm của phơng pháp này là làm tăng hiệu suất sử dụng đờng truyền

vì một kênh truyền có thể đợc sử dụng cho nhiều đầu cuối cùng lúc. Tuy

es

m

1



S6



es



S3



sa

ge

2



S1



m



A



S4



ge

sa



S2



B



S5



nhiên chuyển mạch thông báo lại không đáp ứng đợc các ứng dụng thời

gian thực vì có tồn tại độ trễ do lu trữ và xử lý thông tin ở các nút mạng.

Hình : mạng chuyển mạch thông báo.

Mạng chuyển mạch gói: phơng pháp chuyển mạch gói cũng tơng tự nh

chuyển mạch thông báo, nhng mỗi thông báo trong trờng hợp này đợc

chia thành nhiều phần nhỏ gọi là các gói tin. Mỗi gói tin đều có chứa các

thông tin điều khiển nhờ đó có thể chuyển gói tin tới đích. Các gói tin của

cùng một thông báo có thể tới đích bằng nhiều con đờng khác nhau trên

mạng. Các gói tin đợc giới hạn kích thớc tối đa sao cho các nút mạng có

thể xử lý toàn bộ gói tin trong bộ nhớ mà không phải lu tạm thời trên đĩa.

Chính vì lí do này mạng chuyển mạch gói chuyển các gói tin qua mạng

nhanh hơn và hiệu quả hơn so với mạng chuyển mạch thông báo.

Hình : mạng chuyển mạch gói.

Nghiên cứu và thiết kế mạng thông tin vệ tinh ứng dụng công nghệ ghép kênh

Frame-Relay sử dụng thiết bị Memotec

21



đồ án tốt nghiệp

Bùi Tuấn Nam

Lớp ĐTVT2 K42



Phần I Tổng quan



Chơng III mạng và các công nghệ chuyển

mạch



1.4. Các thành phần mạng

1.4.1. Các phơng tiện kết nối

Trong hệ thống mạng máy tính ngày nay có rất nhiều loại cáp đợc sử dụng. Việc

dùng loại cáp nào cần căn cứ vào tốc độ mạng phải đạt đợc. Các loại cáp thông dụng

trong mạng máy tính nh cáp đôi dây xoắn, cáp đồng trục và cáp quang.

Cáp đôi dây xoắn là một đôi dây đợc xoắn lại với nhau để chống nhiễu. Trong

một cáp mạng có thể có hai hay nhiều đôi dây xoắn nh vậy. Loại cáp này nối

vào thiết bị mạng qua các jack nối nh RJ-11 hay RJ45. Cáp đôi dây xoắn đợc

chia thành 2 loại:

Cáp không bọc1: loại cáp này thờng đợc sử dụng rộng rãi vì giá thành rẻ

và dễ lắp đặt.

Cáp có bọc2: loại này có khả năng chống nhiễu tốt hơn cáp không bọc.

Cáp đồng trục gồm 2 dây dẫn, một ở lõi và đợc bọc một lớp điện môi, dây còn

lại có dạng lới bọc ngoài lớp điện môi, ngoài cùng là lớp vỏ bảo vệ. Cáp đồng

trục có trở kháng thấp, tốc độ truyền dẫn lớn hơn cáp đôi dây xoắn. Có hai

loại cáp đồng trục đợc sử dụng: cáp gầy và cáp béo.

Cáp gầy: là cáp có đờng kính ngoài cỡ 0,5cm, loại cáp này rất thông

dụng, thờng đợc sử dụng cho nhiều loại mạng khác nhau do dễ lắp đặt,

tốc độ truyền dẫn cao.

Cáp béo: có đờng kính ngoài cỡ 1,3cm, đờng kính lõi to hơn cáp gầy do

đó có dung lợng truyền lớn hơn, khoảng cách truyền xa hơn cáp gầy. Cáp

béo thờng đợc sử dụng làm các trục cáp chính của mạng Ethernet.

Cáp sợi quang đợc sử dụng cho các mạng có tốc độ rất cao. Cáp sợi quang có

dung lợng truyền rất lớn, có thể truyền rất nhiều kênh cùng lúc ở tốc độ rất

cao. Loại cáp này thờng chỉ sử dụng cho các backplane hoặc để nối các mạng

LAN vào mạng WAN.

1.4.2. Các thiết bị mạng

NOS3: điều khiển hoạt động tơng tác giữa các máy trên mạng. Hệ điều hành

mạng có nhiệm vụ điều khiển việc đóng gói dữ liệu và truyền thông tin trên

mạng, chống xung đột dữ liệu.

NIC4: là một bộ chuyển đổi, thờng đợc cắm vào một slot trong máy PC, có tác

dụng điều khiển kết nối máy tính với mạng qua các đầu nối phía sau card.

Client: là tất cả các máy gửi yêu cầu phục vụ đến máy chủ. Máy chủ sẽ cung

cấp files hoặc khả năng xử lý cho các máy khách nối với nó.

Server: là bất kỳ một máy nào có khả năng cung cấp files, tài nguyên hoặc

các phục vụ khác cho một máy khác bất kỳ.



Unshielded Twisted-Pair(UTP)

Shielded Twisted-Pair(STP)

3

Network Operating System: Hệ điều hành mạng

4

Network Interface Card: Card giao tiếp mạng

1

2



Nghiên cứu và thiết kế mạng thông tin vệ tinh ứng dụng công nghệ ghép kênh

Frame-Relay sử dụng thiết bị Memotec

22



đồ án tốt nghiệp

Bùi Tuấn Nam

Lớp ĐTVT2 K42



Phần I Tổng quan



Chơng III mạng và các công nghệ chuyển

mạch



Local Resource1: là tất cả các thiết bị ngoại vi(printer, scanner, modem,

CDROM...) đợc nối vào một máy tính, máy tính này có thể trực tiếp sử dụng

các thiết bị ngoại vi này mà không cần phải lên mạng tìm kiếm.

Remote Resource2: là các thiết bị ngoại vi đợc nối vào máy chủ. Một máy

tính ở xa muốn sử dụng các thiết bị ngoại vi này bắt buộc phải lên mạng tìm

kiếm.

Concentrator3: tập trung một số các đầu nối mạng lại với nhau tạo thành một

đờng tín hiệu đơn. Bộ tập trung sẽ ghép các đờng tín hiệu tốc độ thấp thành

một đờng tín hiệu có tốc độ lớn hơn để có thể truyền trên các kênh truyền

thông tốc độ nhanh hơn, băng thông lớn hơn.

HUB: là một thiết bị mạng đa dụng, thờng nằm ở trung tâm mạng hình sao.

HUB hỗ trợ cho nhiều kiểu card giao tiếp khác nhau nh các card tập trung,

card định tuyến. Nói chung HUB cũng tơng tự nh Concentrator.

Repeater4: là thiết bị mạng có tác dụng nâng công suất của tín hiệu đến để có

thể truyền tín hiệu đi xa hơn, mở rộng khoảng cách mạng.

Bridge: thiết bị này dùng để nối các mạng sử dụng cùng một hệ thống các

giao thức. Bridge thờng dùng để nối hai mạng cục bộ chạy trên cùng một hệ

điều hành mạng.

Router5: là thiết bị mạng để nối các mạng LAN lại với nhau thành một liên

mạng và định tuyến thông tin trên liên mạng. Bộ Router sử dụng một phần

mềm có khả năng chuyển đổi các gói tin của hệ điều hành mạng này thành

các gói tin của hệ điều hành mạng khác, do đó các mạng LAN đợc kết nối có

thể chạy trên các hệ điều hành mạng khác nhau.

Gateway: chuyển tiếp thông tin trong mạng IP. Gateway có chức năng giao

tiếp giữa một mạng con với một mạng lớn hơn, nh từ mạng cục bộ nối vào

mạng Internet.

Backbone: là một đờng truyền tốc độ cao, trên đó có các node để liên kết với

các máy tính.

2. Mô hình OSI và công nghệ chuyển mạch gói

2.1. Mô hình OSI

Khi mạng máy tính bớc vào giai đoạn phát triển, có rất nhiều mạng mới ra đời. Các

nhà thiết kế mạng tự do lựa chọn kiến trúc mạng riêng của mình, từ đó gây ra tình

trạng không tơng thích giữa các mạng nh phơng pháp truy nhập đờng truyền khác

nhau, sử dụng họ giao thức khác nhau... Khi nhu cầu trao đổi thông tin tăng lên, rõ

ràng sự không tơng thích này là một trở ngại lớn đối với việc giao tiếp giữa các ngời sử

dụng các mạng khác nhau.

Hai hệ thống muốn giao tiếp đợc với nhau chúng phải thực hiện một loạt các chức

năng truyền thông giống nhau. Để đơn giản hoá cho quá trình truyền thông, ngời ta tổ

Local Resource: Tài nguyên cục bộ

Remote Resource: Tài nguyên ở xa

3

Bộ tập trung

4

Bộ lặp

5

Bộ định tuyến

1

2



Nghiên cứu và thiết kế mạng thông tin vệ tinh ứng dụng công nghệ ghép kênh

Frame-Relay sử dụng thiết bị Memotec

23



đồ án tốt nghiệp

Bùi Tuấn Nam

Lớp ĐTVT2 K42



Phần I Tổng quan



Chơng III mạng và các công nghệ chuyển

mạch



chức các chức năng thành một tập các tầng, các tầng đồng mức ở hai hệ thống phải có

cùng chức năng và sử dụng cùng một giao thức. Từ yêu cầu này, năm 1984, tổ chức

tiêu chuẩn hoá quốc tế ISO1 đã xây dựng thành công Mô hình tham chiếu cho việc kết

nối các hệ thống mở2 OSI.

2.1.1. Mô hình 7 lớp OSI và chức năng các lớp



Hình : mô hình OSI.

OSI là một khung chuẩn về kiến trúc mạng và là căn cứ cho các nhà thiết kế và chế

tạo các sản phẩm về mạng. Các chức năng của các tầng gồm có:

Tầng vật lý: liên quan đến nhiệm vụ truyền dòng bit không có cấu trúc qua đờng truyền vật lý, truy nhập đờng truyền vật lý nhờ các phơng tiện cơ, điện,

hàm, thủ tục.

Tầng liên kết dữ liệu: cung cấp các phơng tiện để truyền thông tin qua liên kết

vật lý đảm bảo tin cậy; gửi các gói dữ liệu với các cơ chế đồng bộ hoá, kiểm

soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu cần thiết.

Hệ thống mở A

7

6

5

4



APPLICATION

PRESENTATION

SESSION

TRANSPORT



3



network



2



data link



1



physical



Hệ thống mở B

Giao thức tầng 7



ứng dụng



Giao thức tầng 5



6



phiên



Giao thức tầng 4



5



giao vận



4



mạng



Giao thức tầng 3

Giao thức tầng 2



7



trình diễn



Giao thức tầng 6



3



liên kết dữ liệu



Giao thức tầng 1



vật lý



2

1



Đường truyền vật lý



Tầng mạng: thực hiện việc chọn đờng và chuyển tiếp thông tin với công nghệ

chuyển mạch thích hợp. Thực hiện kiểm soát luồng dữ liệu và cắt/hợp dữ liệu

nếu cần.

Tầng giao vận: thực hiện việc truyền dữ liệu giữa hai đầu cuối(end-to-end);

thực hiện cả việc kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu giữa hai đầu mút.

Cũng có thể thực hiện việc ghép kênh, cắt/hợp dữ liệu nếu cần.

Tầng phiên: cung cấp phơng tiện quản lý truyền thông giữa các ứng dụng:

thiết lập, duy trì, đồng bộ hoá và huỷ bỏ các phiên truyền thông giữa các ứng

dụng.

1

2



International Organization for Standardization

Reference Model for Open Systems Inerconnection hay OSI Reference Model



Nghiên cứu và thiết kế mạng thông tin vệ tinh ứng dụng công nghệ ghép kênh

Frame-Relay sử dụng thiết bị Memotec

24