Bài giảng Lý thuyết mạng Internet
Baøi giaûng lyù thuyeát Maïng Internet
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU VỀ MẠNG
I. CÁC KIẾN THỨC CƠ SỞ
1. Mạng máy tính là gì ?
Mạng máy tính là một nhóm các máy tính, thiết bị ngoại vi được nối kết với
nhau thông qua các phương tiện truyền dẫn như cáp, sóng điện từ, tia hồng ngoại...
giúp cho các thiết bị này có thể trao đổi dữ liệu với nhau một cách dễ dàng.
2. Các thành phần cơ bản cấu thành nên mạng máy tính
Các loại máy tính: Palm, Laptop, PC, MainFrame...
Các thiết bị giao tiếp: Card mạng (NIC hay Adapter), Hub, Switch, Router...
Môi trường truyền dẫn: cáp, sóng điện từ, sóng vi ba, tia hồng ngoại...
Các protocol: TCP/IP, NetBeui, Apple Talk, IPX/SPX...
Các hệ điều hành mạng: WinNT, Win2000, Win2003, Novell Netware,
Unix...
Các tài nguyên: file, thư mục.
Các thiết bị ngoại vi: máy in, máy fax, Modem, Scanner...
Các ứng dụng mạng: phần mềm quản lý kho bãi, phần mềm quản lý đào tạo,
phần mềm ứng dụng trong ngành ngân hàng,phần mềm bán vé tàu...
Một số khái niệm
❖ Server (máy phục vụ): là máy tính được cài đặt các phần mềm chuyên dụng
làm chức năng cung cấp các dịch vụ cho các máy tính khác. Tùy theo dịch vụ mà các
máy này cung cấp, người ta chia thành các loại server như sau: File server (cung cấp
các dịch vụ về file và thư mục), Print server (cung cấp các dịch vụ về in ấn). Do làm
chức năng phục vụ cho các máy tính khác nên cấu hình máy server phải mạnh, thông
thường là máy chuyên dụng của các hãng như: Compaq, Intel, IBM...
❖ Client (máy trạm): là máy tính sử dụng các dịch vụ mà các máy server cung
cấp. Do xử lý số công việc không lớn nên thông thường các máy này không yêu cầu
có cấu hình mạnh.
❖ Peer: là những máy tính vừa đóng vai trò là máy sử dụng vừa là máy cung cấp
các dịch vụ. Máy peer thường sử dụng các hệ điều hành như: DOS, WinNT
Workstation, Win9X, Win Me, Win2K Professional, WinXP...
❖ Media (phương tiện truyền dẫn): là cách thức và vật liệu nối kết các máy lại
với nhau.
❖ Shared data (dữ liệu dùng chung): là tập hợp các tập tin, thư mục mà các máy
tính chia sẻ để các máy tính khác truy cập sử dụng chúng thông qua mạng.
❖ Resource (tài nguyên): là tập tin, thư mục, máy in, máy Fax, Modem, ổ
CDROM và các thành phần khác mà người dùng mạng sử dụng.
❖ User (người dùng): là người sử dụng máy trạm (client) để truy xuất các tài
nguyên mạng. Thông thường một user sẽ có một username (account) và một
password. Hệ thống mạng sẽ dựa vào username và password để biết bạn là ai, có
quyền vào mạng hay không và có quyền sử dụng những tài nguyên nào trên mạng.
Tröôøng trung hoïc BCVT & CNTT III
1
Baøi giaûng lyù thuyeát Maïng Internet
❖ Administrator: là nhà quản trị hệ thống mạng.
II. CÁC LOẠI MẠNG MÁY TÍNH
1. Mạng cục bộ LAN (Local Area Network)
Mạng LAN là một nhóm máy tính và các thiết bị truyền thông mạng được nối kết với
nhau trong một khu vực nhỏ như một toà nhà cao ốc, khuôn viên trường đại học, khu
giải trí ...
Các mạng LAN thường có đặc điểm sau:
Băng thông lớn, có khả năng chạy các ứng dụng trực tuyến như xem phim, hội
thảo qua mạng.
Kích thước mạng bị giới hạn bởi các thiết bị.
Chi phí các thiết bị mạng LAN tương đối rẻ.
Quản trị đơn giản.
Hình 1.1 – Mô hình mạng cục bộ (LAN)
2. Mạng đô thị MAN (Metropolitan Area Network)
Mạng MAN gần giống như mạng LAN nhưng giới hạn của nó là một thành phố hay
một quốc gia. Mạng MAN nối kết các mạng LAN lại với nhau thông qua các phương
tiện truyền dẫn khác nhau (cáp quang, cáp đồng, sóng...) và các phương thức truyền
thông khác nhau.
Đặc điểm của mạng MAN:
Băng thông mức trung bình, đủ để phục vụ các ứng dụng cấp thành phố hay
quốc gia như chính
phủ điện tử, thương mại điện tử, các ứng dụng của các ngân hàng...
Do MAN nối kết nhiều LAN với nhau nên độ phức tạp cũng tăng đồng thời
công tác quản trị sẽ khó
khăn hơn.
Chi phí các thiết bị mạng MAN tương đối đắt tiền.
Tröôøng trung hoïc BCVT & CNTT III
2
Baøi giaûng lyù thuyeát Maïng Internet
3. Mạng diện rộng WAN (Wide Area Network)
Mạng WAN bao phủ vùng địa lý rộng lớn có thể là một quốc gia, một lục địa
hay toàn cầu. Mạng WAN thường là mạng của các công ty đa quốc gia hay toàn cầu,
điển hình là mạng Internet. Do phạm vi rộng lớn của mạng WAN nên thông thường
mạng WAN là tập hợp các mạng LAN, MAN nối lại với nhau bằng các phương tiện
như: vệ tinh (satellites), sóng viba (microwave), cáp quang, cáp điện thoại...
Đặc điểm của mạng WAN:
Băng thông thấp, dễ mất kết nối, thường chỉ phù hợp với các ứng dụng offline
như e-mail, web, ftp ...
Phạm vi hoạt động rộng lớn không giới hạn.
Do kết nối của nhiều LAN, MAN lại với nhau nên mạng rất phức tạp và có tính
toàn cầu nên thường là có tổ chức quốc tế đứng ra quản trị.
Chi phí cho các thiết bị và các công nghệ mạng WAN rất đắt tiền.
Hình 1.2 – Mô hình mạng diện rộng (WAN)
4. Mạng Internet
Mạng Internet là trường hợp đặc biệt của mạng WAN, nó cung cấp các dịch vụ
toàn cầu như mail, web, chat, ftp và phục vụ miễn phí cho mọi người.
III. CÁC MÔ HÌNH ỨNG DỤNG MẠNG
1. Mạng ngang hàng (peer to peer)
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 của máy tính mình. Mô hình này chỉ
phù hợp với các tổ chức nhỏ, số người giới hạn (thông thuờng nhỏ hơn 10 người), và
không quan tâm đến vấn đề bảo mật. Mạng ngang hàng thường dùng các hệ điều
hành sau: Win95, Windows for workgroup, WinNT Workstation, Win2000
Proffessional, OS/2...
Tröôøng trung hoïc BCVT & CNTT III
3
Baøi giaûng lyù thuyeát Maïng Internet
Ưu điểm: do mô hình mạng ngang hàng đơn giản nên dễ cài đặt, tổ chức và quản trị,
chi phí thiết bị cho mô hình này 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 kiếm.
Hình 1.3 – Mô hình ứng dụng mạng ngang hàng (Peer-to-Peer)
2. Mạng khách chủ (client- server)
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). Các server thường có cấu hình mạnh (tốc độ xử lý nhanh, kích thước lưu trữ
lớn) hoặc là các máy chuyên dụng. Dựa vào chức năng có thể chia thành các loại
server như sau:
File Server: phục vụ các yêu cầu hệ thống tập tin trong mạng.
Print Server: phục vụ các yêu cầu in ấn trong mạng.
Application Server: cho phép các ứng dụng chạy trên các server và trả về kết
quả cho client.
Mail Server: cung cấp các dịch vụ về gởi nhận e-mail.
Web Server: cung cấp các dịch vụ về web.
Database Server: cung cấp các dịch vụ về lưu trữ, tìm kiếm thông tin.
Communication Server: quản lý các kết nối từ xa.
Hệ điều hành mạng dùng trong mô hình client - server là WinNT, Novell NetWare,
Unix, Win2K...
Ưu điểm: do các dữ liệu được lưu trữ tập trung nên dễ bảo mật, backup và đồng bộ
với nhau. Tài nguyên và dịch vụ được tập trung nên dễ chia sẻ và quản lý và có thể
phục vụ cho nhiều người dùng.
Khuyết điểm: các server chuyên dụng rất đắt tiền, phải có nhà quản trị cho hệ thống.
Tröôøng trung hoïc BCVT & CNTT III
4
Baøi giaûng lyù thuyeát Maïng Internet
Hình 1.4 – Mô hình ứng dụng mạng khách chủ (Client-Server)
IV. CÁC LỢI ÍCH THỰC TẾ CỦA MẠNG.
1. Tiết kiệm được tài nguyên phần cứng.
Khi các máy tính của một phòng ban được nối mạng với nhau thì chúng ta có
thể chia sẻ những thiết bị ngoại vi như máy in, máy FAX, ổ đĩa CDROM... Thay vì
trang bị cho từng máy PC thì thông qua mạng chúng ta có thể dùng chung các thiết bị
này.
Ví dụ 1: trong một phòng máy thực hành có khoảng 30 máy, nếu trang bị cho tất cả
các máy trạm có đĩa cứng thì rất phí mà chúng ta lại không tận dụng được hết năng
suất của các đĩa cứng đó. Giải pháp tập trung tất cả các ứng dụng vào server và dùng
công nghệ mạng bootrom để chạy các máy trạm sẽ làm giảm chi phí phần cứng đồng
thời tiện dụng cho công tác quản trị phòng máy hạn chế được tình trạng các học viên
vô tình làm hỏng các máy trạm.
Ví dụ 2: Một công ty muốn rằng tất cả các phòng ban đều được sử dụng Internet
thông qua modem và đường điện thoại. Nếu chúng ta trang bị cho mỗi phòng ban 1
modem và 1 đường điện thoại thì không khả thi vì vậy chúng ta phải tận dụng cơ sở
hạ tầng mạng để chia sẻ 1 modem và đường điện thoại cho cả công ty đều có thể truy
cập Internet.
2. Trao đổi dữ liệu trở nên dễ dàng hơn.
Theo phương pháp truyền thống muốn chép dữ liệu giữa hai máy tính chúng ta
dùng đĩa mềm hoặc dùng cáp link để nối hai máy lại với nhau sau đó chép dữ liệu.
Chúng ta thấy rằng hai giải pháp trên sẽ không thực tế nếu một máy đặt tại tầng trệt
và một máy đặt tại tầng 5 trong một tòa nhà. Việc trao đổi dữ liệu giữa các máy tính
ngày càng nhiều hơn, đa dạng hơn, khoảng cách giữa các phòng ban trong công ty
ngày càng xa hơn nên việc trao đổi dữ liệu theo phương thức truyền thống không còn
được áp
dụng nữa, thay vào đó là các máy tính này được nối với nhau qua công nghệ mạng.
Tröôøng trung hoïc BCVT & CNTT III
5
Baøi giaûng lyù thuyeát Maïng Internet
3. Chia sẻ ứng dụng.
Các ứng dụng thay vì trên từng máy trạm chúng ta sẽ cài trên một máy server
và các máy trạm dùng chung ứng dụng đó trên server. Lúc đó ta tiết kiệm được chi
phí bản quyền và chi phí cài đặt, quản trị.
4. Tập trung dữ liệu, bảo mật và backup tốt.
Đối với các công ty lớn dữ liệu lưu trữ trên các máy trạm rời rạc dễ dẫn đến
tình trạng hư hỏng thông tin và không được bảo mật. Nếu các dữ liệu này được tập
trung về server để tiện việc bảo mật, backup và quét virus.
5. Sử dụng các phần mềm ứng dụng trên mạng.
Nhờ các công nghệ mạng mà các phần mềm ứng dụng phát triển mạnh và được
áp dụng vào nhiều lĩnh vực như hàng không (phần mềm bán vé máy bay tại các chi
nhánh), đường sắt (phần mềm theo dõi đăng ký vé và bán vé tàu), cấp thoát nước
(phần mềm quản lý công ty cấp thoát nước thành phố)...
6. Sử dụng các dịch vụ Internet.
Ngày nay Internet rất phát triển, tất cả mọi người trên thế giới đều có thể trao
đổi E-mail với nhau một cách dễ dàng hoặc có thể trò chuyện với nhau mà chi phí rất
thấp so với phí viễn thông. Đồng thời các công ty cũng dùng công nghệ Web để
quảng cáo sản phẩm, mua bán hàng hóa qua mạng (thương mại điện tử) ...
Dựa trên cơ sở hạ tầng mạng chúng ta có thể xây dựng các hệ thống ứng dụng
lớn như chính phủ điện tử, thương mại điện tử, điện thoại Internet nhằm giảm chi phí
và tăng khả năng phục vụ ngày càng tốt hơn cho con người.
Tröôøng trung hoïc BCVT & CNTT III
6
Baøi giaûng lyù thuyeát Maïng Internet
CHƯƠNG 2
CÁC KIẾN TRÚC VÀ CÔNG NGHỆ MẠNG LAN
I. CÁC KIẾN TRÚC MẠNG (TOPOLOGY).
1. Khái niệm.
Network topology là sơ đồ dùng biểu diễn các kiểu sắp xếp, bố trí vật lý của
máy tính, dây cáp và những thành phần khác trên mạng theo phương diện vật lý.
Có hai kiểu kiến trúc mạng chính là: kiến trúc vật lý (mô tả cách bố trí đường
truyền thực sự của mạng), kiến trúc logic (mô tả con đường mà dữ liệu thật sự di
chuyển qua các node mạng)
2. Các kiểu kiến trúc mạng chính.
a. Mạng Bus (tuyến)
- Kiến trúc Bus là một kiến trúc cho phép nối mạng các máy tính đơn giản và phổ
biến nhất. Nó dùng một đoạn cáp nối tất cả máy tính và các thiết bị trong mạng thành
một hàng. Khi một máy tính trên mạng gởi dữ liệu dưới dạng tín hiệu điện thì tín hiệu
này sẽ được lan truyền trên đoạn cáp đến các máy tính còn lại, tuy nhiên dữ liệu này
chỉ được máy tính có địa chỉ so khớp với địa chỉ mã hóa trong dữ liệu chấp nhận. Mỗi
lần chỉ có một máy có thể gởi dữ liệu lên mạng vì vậy số
lượng máy tính trên bus càng tăng thì hiệu suất thi hành mạng càng chậm.
- Hiện tượng dội tín hiệu: là hiện tượng khi dữ liệu được gởi lên mạng, dữ liệu sẽ đi
từ đầu cáp này đến đầu cáp kia. Nếu tín hiệu tiếp tục không ngừng nó sẽ dội tới lui
trong dây cáp và ngăn không cho máy tính khác gởi dữ liệu. Để giải quyết tình trạng
này người ta dùng một thiết bị terminator (điện trở cuối) đặt ở mỗi đầu cáp để hấp thu
các tín hiệu điện tự do.
- Ưu điểm: kiến trúc này dùng ít cáp, dễ lắp đặt, giá thành rẻ. Khi mở rộng mạng
tương đối đơn
giản, nếu khoảng cách xa thì có thể dùng repeater để khuếch đại tín hiệu.
- Khuyết điểm: khi đoạn cáp đứt đôi hoặc các đầu nối bị hở ra thì sẽ có hai đầu cáp
không nối với terminator nên tín hiệu sẽ dội ngược và làm cho toàn bộ hệ thống mạng
sẽ ngưng hoạt động. Những lỗi như thế rất khó phát hiện ra là hỏng chỗ nào nên công
tác quản trị rất khó khi mạng lớn (nhiều máy và kích thước lớn).
Hình 2.1 – Kiến trúc mạng Bus.
Tröôøng trung hoïc BCVT & CNTT III
7
Baøi giaûng lyù thuyeát Maïng Internet
b. Mạng star (sao)
- Trong kiến trúc này, các máy tính được nối vào một thiết bị đấu nối trung tâm (Hub
hoặc Switch). Tín hiệu được truyền từ máy tính gởi dữ liệu qua hub tín hiệu được
khuếch đại và truyền đến tất cả các máy tính khác trên mạng.
- Ưu điểm: kiến trúc star cung cấp tài nguyên và chế độ quản lý tập trung. Khi một
đoạn cáp bị hỏng thì chỉ ảnh hưởng đến máy dùng đoạn cáp đó, mạng vẫn hoạt động
bình thường. Kiến trúc này cho phép chúng ta có thể mở rộng hoặc thu hẹp mạng một
cách dễ dàng.
- Khuyết điểm: do mỗi máy tính đều phải nối vào một trung tâm điểm nên kiến trúc
này đòi hỏi nhiều cáp và phải tính toán vị trí đặt thiết bị trung tâm. Khi thiết bị trung
tâm điểm bị hỏng thì toàn bộ hệ thống mạng cũng ngừng hoạt động.
Hình 2.2 – Kiến trúc mạng Star.
c. Mạng Ring (vòng)
- Trong mạng ring các máy tính và các thiết bị nối với nhau thành một vòng
khép kín, không có đầu nào bị hở. Tín hiệu được truyền đi theo một chiều và qua
nhiều máy tính. Kiến trúc này dùng phương pháp chuyển thẻ bài (token passing) để
truyền dữ liệu quanh mạng.
- Phương pháp chuyển thẻ bài là phương pháp dùng thẻ bài chuyển từ máy tính
này sang máy tính khác cho đến khi tới máy tính muốn gởi dữ liệu. Máy này sẽ giữ
thẻ bài và bắt đầu gởi dữ liệu đi quanh mạng. Dữ liệu chuyển qua từng máy tính cho
đến khi tìm được máy tính có địa chỉ khớp với địa chỉ trên dữ liệu. Máy tính đầu nhận
sẽ gởi một thông điệp cho máy tính đầu gởi cho biết dữ liệu đã được nhận. Sau khi
xác nhận máy tính đầu gởi sẽ tạo thẻ bài mới và thả lên mạng. Vận tốc của thẻ bài
xấp xỉ với vận tốc ánh sáng.
Hình 2.3 – Kiến trúc mạng Ring.
Tröôøng trung hoïc BCVT & CNTT III
8
Baøi giaûng lyù thuyeát Maïng Internet
d. Mạng Mesh (lưới).
Từng cặp máy tính thiết lập các tuyến kết nối liên điểm do đó số lượng tuyến kết nối
nhanh chóng gia tăng khi số lượng máy tính trong mạng tăng lên nên người ta ít dùng
cho các mạng lưới lớn.
Hình 2.4 – Kiến trúc mạng Mesh.
e. Mạng Cellular (tế bào).
Các mạng tế bào chia vùng địa lý đang được phục vụ thành các tế bào, mỗi tế
bào được một trạm trung tâm phục vụ. Các thiết bị sử dụng các tín hiệu radio để
truyền thông với trạm trung tâm, và trạm trung tâm sẽ định tuyến các thông điệp đến
các thiết bị. Ví dụ điển hình của mạng tế bào là mạng điện thoại di động.
II. CÁC CÔNG NGHỆ MẠNG LAN.
1. Khái niệm.
- Collision Domain: đây là một vùng có khả năng bị đụng độ do hai hay nhiều máy
tính cùng gởi tín hiệu lên môi trường truyền thông.
- Broadcast Domain: đây là một vùng mà gói tin phát tán (gói tin broadcast) có thể
đi qua được. Trong vùng Broadcast Domain có thể là vùng bao gồm nhiều Collision
Domain.
2. Ethernet
Đầu tiên, Ethernet được phát triển bởi các hãng Xerox, Digital, Intel vào đầu
những năm 1970. Phiên bản đầu tiên của Ethernet được thiết kế như một hệ thống
2,94 Mbps để nối hơn 100 máy tính vào một sợi cáp dài 1 Km. Sau đó các hãng lớn
đã thảo luận và đưa ra chuẩn dành cho Ethernet 10 Mbps.
Ethernet chuẩn thường có cấu hình bus, truyền với tốc độ 10Mbps và dựa vào
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection) để điều chỉnh
lưu thông trên đường cáp chính. Tóm lại những đặc điểm cơ bản của Ethernet như
sau:
- Cấu hình: bus hoặc star.
- Phương pháp chia sẻ môi trường truyền: CSMA/CD.
- Quy cách kỹ thuật IEEE 802.3
- Vận tốc truyền: 10 – 100 Mbps.
- Cáp: cáp đồng trục mảnh, cáp đồng trục lớn, cáp UTP.
- Tên của chuẩn Ethernet thể hiện 3 đặc điểm sau:
Tröôøng trung hoïc BCVT & CNTT III
9
Baøi giaûng lyù thuyeát Maïng Internet
- Con số đầu tiên thể hiện tốc độ truyền tối đa.
- Từ tiếp theo thể hiện tín hiệu dải tần cơ sở được sử dụng (Base hoặc Broad).
+ Ethernet dựa vào tín hiệu Baseband sẽ sử dụng toàn bộ băng thông của
phương tiện
truyền dẫn. Tín hiệu dữ liệu sẽ được truyền trực tiếp trên phương tiện truyền dẫn mà
không cần thay đổi kiểu tín hiệu.
+ Trong tín hiệu Broadband (ethernet không sử dụng), tín hiệu dữ liệu không
bao giờ gởi trực
tiếp lên phương tiện truyền dẫn mà phải thực hiện điều chế.
- Các ký tự còn lại thể hiện loại cáp được sử dụng. Ví dụ: chuẩn 10Base2, tốc độ
truyền tối đa là 10Mbps, sử dụng tín hiệu Baseband, sử dụng cáp Thinnet.
Card mạng Ethernet: hầu hết các NIC cũ đều được cấu hình bằng các jump
(các chấu cắm chuyển) để ấn định địa chỉ và ngắt. Các NIC hiện hành được cấu hình
tự động hoặc bằng một chương trình chạy trên máy chứa card mạng, nó cho phép
thay đổi các ngắt và địa chỉ bộ nhớ lưu trữ trong một chip bộ nhớ đặc biệt trên NIC.
Hình 2.5 – Card mạng Ethernet.
Dạng thức khung trong Ethernet: Ethernet chia dữ liệu thành nhiều khung
(frame). Khung là một gói thông tin được truyền như một đơn vị duy nhất. Khung
trong Ethernet có thể dài từ 64 đến 1518 byte, nhưng bản thân khung Ethernet đã sử
dụng ít nhất 18 byte, nên dữ liệu một khung Ethernet có thể dài từ 46 đến 1500 byte.
Mỗi khung đều có chứa thông tin điều khiển và tuân theo một cách tổ chức cơ bản. Ví
dụ khung Ethernet (dùng cho TCP/IP) được truyền qua mạng với các thành phần
sau:
Tröôøng trung hoïc BCVT & CNTT III
10
Baøi giaûng lyù thuyeát Maïng Internet
Hình 2.6 – Cấu trúc khung Ethernet.
Các trường trong Frame Ethernet:
- Preamble: 8 byte mở đầu.
- Destination: 6 byte thể hiện địa chỉ MAC đích.
- Source: 6 byte thể hiện địa chỉ MAC nguồn.
- Type: 2 byte thể hiện kiểu giao thức ở tầng trên.
- Data: dữ liệu của Frame.
- CRC: 4 byte dùng để kiểm lỗi của Frame.
Các loại Ethernet với băng tần cơ sở:
- 10Base2: tốc độ 10, chiều dài cáp nhỏ hơn 200 m, dùng cáp thinnet (cáp đồng trục
mảnh).
- 10Base5: tốc độ 10, chiều dài cáp nhỏ hơn 500 m, dùng cáp thicknet (cáp
đồng trục dày).
- 10BaseT: tốc độ 10, dùng cáp xoắn đôi (Twisted-Pair).
- 10BaseFL: tốc độ 10, dùng cáp quang (Fiber optic).
- 100BaseT: tốc độ 100, dùng cáp xoắn đôi (Twisted-Pair).
- 100BaseX: tốc độ 100, dùng cho multiple media type.
- 100VG-AnyLAN: tốc độ 100, dùng voice grade.
a. Chuẩn 10Base2
Cấu hình này được xác định theo tiêu chuẩn IEEE 802.3 và bảo đảm tuân thủ
các quy tắc sau:
- Khoảng cách tối thiểu giữa hai máy trạm phải cách nhau 0.5m.
- Dùng cáp Thinnet (RG-58).
- Tốc độ 10 Mbps.
- Dùng đầu nối chữ T (T-connector).
- Không thể vượt quá phân đoạn mạng tối đa là 185m. Toàn bộ hệ thống cáp
mạng không thể vượt quá 925m.
- Số nút tối đa trên mỗi phân đoạn mạng là 30.
- Terminator (thiết bị đầu cuối) phải có trở kháng 50 ohm và được nối đất.
- Mỗi mạng không thể có trên năm phân đoạn. Các phân đoạn có thể nối tối đa
bốn bộ khuếch đại và chỉ có ba trong số năm phân đoạn có thể có nút mạng
(tuân thủ quy tắc 5-4-3).
Quy tắc 5-4-3: quy tắc này cho phép kết hợp đến năm đoạn cáp được nối bởi 4
bộ chuyển tiếp, nhưng chỉ có 3 đoạn là nối trạm. Theo hình dưới ta thấy đoạn 3,
Tröôøng trung hoïc BCVT & CNTT III
11
Baøi giaûng lyù thuyeát Maïng Internet
4 chỉ tồn tại nhằm mục đích làm tăng tổng chiều dài mạng và cho phép máy tính
trên đoạn 1, 2, 5 nằm cùng trên một mạng.
Hình 2.7 – Qui tắc 5-4-3.
Ưu điểm chuẩn 10Base2: giá thành rẻ, đơn giản.
b. Chuẩn 10Base5
Chuẩn mạng này tuân theo các quy tắc sau:
- Khoảng cách tối thiểu giữa hai nút là 2.5m.
- Dùng cáp thicknet (cáp đồng dày).
- Băng tần cơ sở 10Mbps.
- Chiều dài phân đoạn mạng tối đa là 500m.
- Toàn bộ chiều dài mạng không thể vượt quá 2500m.
- Thiết bị đầu cuối (terminator) phải được nối đất.
- Cáp thu phát (tranceiver cable), nối từ máy tính đến bộ thu phát, có chiều dài
tối đa 50m.
- Số nút tối đa cho mỗi phân đoạn mạng là 100 (bao gồm máy tính và tất cả các
repeater).
- Tuân theo quy tắc 5-4-3.
Ưu điểm: khắc phục được khuyết điểm của mạng 10Base2, hỗ trợ kích thước mạng
lớn hơn.
Chú ý: trong các mạng lớn người ta thường kết hợp cáp dày và cáp mảnh. Cáp dày
dùng làm cáp chính rất tốt, còn cáp mảnh dùng làm đoạn nhánh.
c. Chuẩn 10BaseT.
Chuẩn mạng này tuân theo các quy tắc sau:
Tröôøng trung hoïc BCVT & CNTT III
12
Baøi giaûng lyù thuyeát Maïng Internet
- Dùng cáp UTP loại 3, 4, 5 hoặc STP, có mức trở kháng là 85-115 ohm, ở
10Mhz.
- Dùng quy cách kỹ thuật 802.3.
- Dùng thiết bị đấu nối trung tâm Hub.
- Tốc độ tối đa 10Mbps.
- Dùng đầu nối RJ-45.
- Số nút tối đa là 512 và chúng có thể nối vào 3 phân đoạn bất kỳ với năm phân
tuyến tối đa có sẵn.
- Chiều dài tối đa một phân đoạn cáp là 100m.
- Dùng mô hình vật lý star.
- Có thể nối các phân đoạn mạng 10BaseT bằng cáp đồng trục hay cáp quang.
- Số lượng máy tính tối đa là 1024.
- Khoảng cách tối thiểu giữa hai máy tính là 2,5m.
- Khoảng cách cáp tối thiểu từ một Hub đến một máy tính hoặc một Hub khác
là 0,5m.
Ưu điểm: do trong mạng 10BaseT dùng thiết bị đấu nối trung tâm nên dữ liệu truyền
tin cậy hơn, dễ quản lý. Điều này cũng tạo thuận lợi cho việc định vị và sửa chữa các
phân đoạn cáp bị hỏng. Chuẩn này cho phép bạn thiết kế và xây dựng trên từng phân
đoạn một trên LAN và có thể tăng dần khi mạng cần phát triển. 10BaseT cũng tương
đối rẻ tiền so với các phương án đấu cáp khác.
d. Chuẩn 10BaseFL.
Các đặc điểm của 10BaseFL:
- Tốc độ tối đa 10 Mbps.
- Truyền qua cáp quang.
Ưu điểm:
- Do dùng cáp quang nối các Repeater nên khoảng cách tối đa cho một đoạn
cáp là 2000m.
- Không sợ bị nhiễu điện từ.
- Số nút tối đa trên một đoạn cáp lớn hơn nhiều so với 10Base2, 10Base5,
10BaseT.
e. Chuẩn 10BaseFL.
Các đặc điểm của 10BaseFL:
- Tốc độ tối đa 10 Mbps.
- Truyền qua cáp quang.
Ưu điểm:
- Do dùng cáp quang nối các Repeater nên khoảng cách tối đa cho một đoạn
cáp là 2000m.
- Không sợ bị nhiễu điện từ.
- Số nút tối đa trên một đoạn cáp lớn hơn nhiều so với 10Base2, 10Base5,
10BaseT.
Tröôøng trung hoïc BCVT & CNTT III
13
Baøi giaûng lyù thuyeát Maïng Internet
f. Chuẩn 100VG-AnyLAN.
100VG (Voice Grade) AnyLan là công nghệ mạng kết hợp các thành phần của
Ethernet và Token Ring, dùng quy cách kỹ thuật 802.12. Các đặc điểm kỹ thuật:
- Tốc độ truyền dữ liệu tối thiểu là 100Mbps.
- Sử dụng cáp xoắn đôi gồm bốn cặp xoắn (UTP loại 3, 4, 5 hoặc STP) và cáp
quang.
- Khả năng hỗ trợ sàng lọc từng khung có địa chỉ tại Hub nhằm tăng cường tính
năng bảo mật.
- Chấp nhận cả khung Ethernet lẫn gói Token Ring.
- Định nghĩa trong IEEE 802.12.
- Mô hình vật lý: cascaded star, mọi máy tính được nối với một Hub. Có thể
mở rộng mạng bằng cách thêm Hub con vào Hub trung tâm, Hub con đóng vai
trò như máy tính đối với Hub mẹ.
- Chiều dài tối đa của đoạn chạy cáp nối hai Hub là 250m.
Hình 2.8 – Một ví dụ về chuẩn 100VG-AnyLAN.
g. Chuẩn 100BaseX.
Tiêu chuẩn 100BaseX Ethernet còn gọi là Fast Ethernet là sự mở rộng của
tiêu chuẩn Ethernet có sẵn. Tiêu chuẩn này dùng cáp UTP Cat5 và phương pháp
truy cập CSMA/CD trong cấu hình star bus với mọi đoạn cáp nối vào một Hub
tương tự 10BaseT. Tốc độ 100Mbps. Chuẩn 100BaseX có các đặc tả ứng với các loại
đường truyền khác nhau:
- 100BaseT4: dùng cáp UTP loại 3, 4, 5 có bốn cặp xoắn đôi.
- 100BaseTX: dùng cáp UTP loại 5 có hai cặp xoắn đôi hoặc STP.
- 100BaseFX: dùng cáp quang có hai dây lõi.
Tröôøng trung hoïc BCVT & CNTT III
14
Baøi giaûng lyù thuyeát Maïng Internet
Hình 2.9 – Một ví dụ về chuẩn 100Base-X.
Bảng dưới đây sẽ tóm tắt lại các thông số của một số loại cáp.
Chuẩn Loại cáp Chiều dài tối đa
10Base2 Thinnet 185m
Đầu nối
BNC
10Base5
100Base-TX
100Base-FX
Thicknet
UTP cat 5, 2 cặp dây
Cáp quang Multimode, 400m
500m
100m
AUI
RJ45
MIC, ST, SC
lõi 62.5 hoặc 125 micro
1000Base-CX STP
1000Base-T UTP cat 5, 4 cặp dây
25m
100m
RJ45
RJ45
1000Base-SX Cáp quang ultimode,lõi 62.5 micro thì được SC
62.5 hoặc 50 micro
275m
50 micro thì được
550m
1000Base-LX Cáp quang Multimode, 62.5 micro thì được SC
lõi 62.5 hoặc 50 micro 440m 50 micro thì
Cáp quang Singlemode, được 550m 9 micro
lõi 9 micro
thì được 3-10Km
Tröôøng trung hoïc BCVT & CNTT III
15
Baøi giaûng lyù thuyeát Maïng Internet
CHƯƠNG 3
MÔ HÌNH THAM CHIẾU OSI
I. MÔ HÌNH THAM CHIẾU OSI 7 LỚP.
1. Khái niệm giao thức (protocol).
Là quy tắc giao tiếp (tiêu chuẩn giao tiếp) giữa hai hệ thống giúp chúng hiểu và
trao đổi dữ liệu được với nhau.
Ví dụ: Internetwork Packet Exchange (IPX), Transmission control protocol/
Internetwork Protocol (TCP/IP), NetBIOS Extended User Interface
(NetBEUI)…
2. Các tổ chức định chuẩn.
ITU (International Telecommunication Union): Hiệp hội Viễn thông quốc
tế.
IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers): Viện các kĩ sư điện
và điện tử.
ISO (International Standardization Organization): Tổ chức Tiêu chuẩn
quốc tế, trụ sở tại Geneve, Thụy Sĩ. Vào năm 1977, ISO được giao trách nhiệm thiết
kế một chuẩn truyền thông dựa trên lí thuyết về kiến trúc các hệ thống mở làm cơ sở
để thiết kế mạng máy tính. Mô hình này có tên là OSI (Open System
Interconnection - tương kết các hệ thống mở)
3. Mô hình OSI.
Mô hình OSI (Open System Interconnection): là mô hình được tổ chức ISO
đề xuất từ 1977 và công bố lần đầu vào 1984. Để các máy tính và các thiết bị mạng
có thể truyền thông với nhau phải có những qui tắc giao tiếp được các bên chấp nhận.
Mô hình OSI là một khuôn mẫu giúp chúng ta hiểu dữ liệu đi xuyên qua mạng như
thế nào đồng thời cũng giúp chúng ta hiểu được các chức năng mạng diễn ra tại mỗi
lớp.
Trong mô hình OSI có bảy lớp, mỗi lớp mô tả một phần chức năng độc lập. Sự
tách lớp của mô hình này mang lại những lợi ích sau:
- Chia hoạt động thông tin mạng thành những phần nhỏ hơn, đơn giản hơn giúp
chúng ta dễ khảo sát và tìm hiểu hơn.
- Chuẩn hóa các thành phần mạng để cho phép phát triển mạng từ nhiều nhà
cung cấp sản phẩm.
- Ngăn chặn được tình trạng sự thay đổi của một lớp làm ảnh hưởng đến các lớp
khác, như vậy giúp mỗi lớp có thể phát triển độc lập và nhanh chóng hơn.
Mô hình tham chiếu OSI định nghĩa các qui tắc cho các nội dung sau:
- Cách thức các thiết bị giao tiếp và truyền thông được với nhau.
- Các phương pháp để các thiết bị trên mạng khi nào thì được truyền dữ liệu, khi
nào thì không được.
Tröôøng trung hoïc BCVT & CNTT III
16
Baøi giaûng lyù thuyeát Maïng Internet
- Các phương pháp để đảm bảo truyền đúng dữ liệu và đúng bên nhận.
- Cách thức vận tải, truyền, sắp xếp và kết nối với nhau.
- Cách thức đảm bảo các thiết bị mạng duy trì tốc độ truyền dữ liệu thích hợp.
- Cách biểu diễn một bit thiết bị truyền dẫn.
Mô hình tham chiếu OSI được chia thành bảy lớp với các chức năng sau:
- Application Layer (lớp ứng dụng): giao diện giữa ứng dụng và mạng.
- Presentation Layer (lớp trình bày): thoả thuận khuôn dạng trao đổi dữ liệu.
- Session Layer (lớp phiên): cho phép người dùng thiết lập các kết nối.
- Transport Layer (lớp vận chuyển): đảm bảo truyền thông giữa hai hệ thống.
- Network Layer (lớp mạng): định hướng dữ liệu truyền trong môi trường liên
mạng.
- Data link Layer (lớp liên kết dữ liệu): xác định việc truy xuất đến các thiết bị.
- Physical Layer (lớp vật lý): chuyển đổi dữ liệu thành các bit và truyền đi.
Hình 3.1 – Mô hình tham chiếu OSI
4. Chức năng của các lớp trong mô hình tham chiếu OSI
Lớp ứng dụng (Application Layer): là giao diện giữa các chương trình ứng
dụng của người dùng và mạng. Lớp Application xử lý truy nhập mạng chung, kiểm
soát luồng và phục hồi lỗi. Lớp này không cung cấp các dịch vụ cho lớp nào mà nó
cung cấp dịch vụ cho các ứng dụng như: truyền file, gởi nhận E-mail, Telnet, HTTP,
FTP, SMTP…
Lớp trình bày (Presentation Layer): lớp này chịu trách nhiệm thương lượng
và xác lập dạng thức dữ liệu được trao đổi. Nó đảm bảo thông tin mà lớp ứng dụng
của một hệ thống đầu cuối gởi đi, lớp ứng dụng của hệ thống khác có thể đọc được.
Lớp trình bày thông dịch giữa nhiều dạng dữ liệu khác nhau thông qua một dạng
chung, đồng thời nó cũng nén và giải nén dữ liệu. Thứ tự byte, bit bên gởi và bên
nhận qui ước qui tắc gởi nhận một chuỗi byte, bit từ trái qua phải hay từ phải qua trái.
Nếu hai bên không thống nhất thì sẽ có sự chuyển đổi thứ tự các byte bit vào trước
hoặc sau khi truyền.
Lớp presentation cũng quản lý các cấp độ nén dữ liệu nhằm giảm số bit cần
truyền. Ví dụ: JPEG, ASCCI, EBCDIC....
Tröôøng trung hoïc BCVT & CNTT III
17
Baøi giaûng lyù thuyeát Maïng Internet
Lớp phiên (Session Layer): lớp này có chức năng thiết lập, quản lý, và kết
thúc các phiên thông tin giữa hai thiết bị truyền nhận. Lớp phiên cung cấp các dịch vụ
cho lớp trình bày. Lớp Session cung cấp sự đồng bộ hóa giữa các tác vụ người dùng
bằng cách đặt những điểm kiểm tra vào luồng dữ liệu. Bằng cách này, nếu mạng
không hoạt động thì chỉ có dữ liệu truyền sau điểm kiểm tra cuối cùng mới phải
truyền lại. Lớp này cũng thi hành kiểm soát hội thoại giữa các quá trình giao tiếp,
điều chỉnh bên nào truyền, khi nào, trong bao lâu. Ví dụ như: RPC, NFS,... Lớp này
kết nối theo ba cách: Haft-duplex, Simplex, Full-duplex.
Lớp vận chuyển (Transport Layer): lớp vận chuyển phân đoạn dữ liệu từ hệ
thống máy truyền và tái thiết lập dữ liệu vào một luồng dữ liệu tại hệ thống máy nhận
đảm bảo rằng việc bàn giao các thông điệp giữa các thiết bị đáng tin cậy. Dữ liệu tại
lớp này gọi là segment. Lớp này thiết lập, duy trì và kết thúc các mạch ảo đảm bảo
cung cấp các dịch vụ sau:
- Xếp thứ tự các phân đoạn: khi một thông điệp lớn được tách thành nhiều phân
đoạn nhỏ để bàn giao, lớp vận chuyển sẽ sắp xếp thứ tự các phân đoạn trước khi ráp
nối các phân đoạn thành thông điệp ban đầu.
- Kiểm soát lỗi: khi có phân đoạn bị thất bại, sai hoặc trùng lắp, lớp vận chuyển
sẽ yêu cầu truyền lại.
- Kiểm soát luồng: lớp vận chuyển dùng các tín hiệu báo nhận để xác nhận. Bên
gửi sẽ không truyền đi phân đoạn dữ liệu kế tiếp nếu bên nhận chưa gởi tín hiệu xác
nhận rằng đã nhận được phân đoạn dữ liệu trước đó đầy đủ.
Lớp mạng (Network Layer): lớp mạng chịu trách nhiệm lập địa chỉ các thông
điệp, diễn dịch địa chỉ và tên logic thành địa chỉ vật lý đồng thời nó cũng chịu trách
nhiệm gởi packet từ mạng nguồn đến mạng đích. Lớp này quyết định đường đi từ
máy tính nguồn đến máy tính đích. Nó quyết định dữ liệu sẽ truyền trên đường nào
dựa vào tình trạng, ưu tiên dịch vụ và các yếu tố khác. Nó cũng quản lý lưu lượng
trên mạng chẳng hạn như chuyển đổi gói, định tuyến, và kiểm soát sự tắc nghẽn dữ
liệu. Nếu bộ
thích ứng mạng trên bộ định tuyến (router) không thể truyền đủ đoạn dữ liệu mà máy
tính nguồn gởi đi, lớp Network trên bộ định tuyến sẽ chia dữ liệu thành những đơn vị
nhỏ hơn, nói cách khác, nếu máy tính nguồn gởi đi các gói tin có kích thước là 20Kb,
trong khi Router chỉ cho phép các gói tin có kích thước là 10Kb đi qua, thì lúc đó lớp
Network của Router sẽ chia gói tin ra làm 2, mỗi gói tin có kích thước là 10Kb. Ở
đầu nhận, lớp Network ráp nối lại dữ liệu. Ví dụ: một số giao thức lớp này: IP,
IPX,...
Dữ liệu ở lớp này gọi packet hoặc datagram.
Lớp liên kết dữ liệu (Data link Layer): cung cấp khả năng chuyển dữ liệu tin
cậy xuyên qua một liên kết vật lý. Lớp này liên quan đến:
- Địa chỉ vật lý.
- Mô hình mạng.
- Cơ chế truy cập đường truyền.
- Thông báo lỗi.
- Thứ tự phân phối frame.
Tröôøng trung hoïc BCVT & CNTT III
18
Baøi giaûng lyù thuyeát Maïng Internet
- Điều khiển dòng.
Tại lớp data link, các bít đến từ lớp vật lý được chuyển thành các frame dữ
liệu bằng cách dùng một số nghi thức tại lớp này. Lớp data link được chia thành hai
lớp con:
- Lớp con LLC (logical link control).
- Lớp con MAC (media access control).
Lớp con LLC là phần trên so với các giao thức truy cập đường truyền khác, nó
cung cấp sự mềm dẻo về giao tiếp. Bởi vì lớp con LLC hoạt động độc lập với các
giao thức truy cập đường truyền, cho nên các giao thức lớp trên hơn (ví dụ như IP ở
lớp mạng) có thể hoạt động mà không phụ thuộc vào loại phương tiện LAN. Lớp con
LLC có thể lệ thuộc vào các lớp thấp hơn trong việc cung cấp truy cập đường truyền.
Lớp con MAC cung cấp tính thứ tự truy cập vào môi trường LAN. Khi nhiều
trạm cùng truy cập chia sẻ môi trường truyền, để định danh mỗi trạm, lớp cho MAC
định nghĩa một trường địa chỉ phần cứng, gọi là địa chỉ MAC address. Địa chỉ MAC
là một con số đơn nhất đối với mỗi giao tiếp LAN (card mạng).
Lớp vật lý (Physical Layer): định nghĩa các qui cách về điện, cơ, thủ tục và
các đặc tả chức năng để kích hoạt, duy trì và dừng một liên kết vật lý giữa các hệ
thống đầu cuối. Một số các đặc điểm trong lớp vật lý này bao gồm:
- Mức điện thế.
- Khoảng thời gian thay đổi điện thế.
- Tốc độ dữ liệu vật lý.
- Khoảng đường truyền tối đa.
- Các đầu nối vật lý.
II. QUÁ TRÌNH XỬ LÝ VÀ VẬN CHUYỂN CỦA MỘT GÓI DỮ LIỆU.
Hình 3.2 – Quá trình xử lý và vận chuyển của gói tin
1. Quá trình đóng gói dữ liệu (tại máy gửi)
Đóng gói dữ liệu là quá trình đặt dữ liệu nhận được vào sau header (và trước
trailer) trên mỗi lớp. Lớp Physical không đóng gói dữ liệu vì nó không dùng header
và trailer. Việc đóng gói dữ liệu không nhất thiết phải xảy ra trong mỗi lần truyền dữ
Tröôøng trung hoïc BCVT & CNTT III
19
Baøi giaûng lyù thuyeát Maïng Internet
liệu của trình ứng dụng. Các lớp 5, 6, 7 sử dụng header trong quá trình khởi động,
nhưng trong phần lớn các lần truyền thì không có header của lớp 5, 6, 7 lý do là
không có thông tin mới để trao đổi.
Hình 3.3 – Tên gọi dữ liệu ở các tầng trong mô hình OSI
Các dữ liệu tại máy gửi được xử lý theo trình tự như sau:
- Người dùng thông qua lớp Application để đưa các thông tin vào máy tính. Các
thông tin này có nhiều dạng khác nhau như: hình ảnh, âm thanh, văn bản…
- Tiếp theo các thông tin đó được chuyển xuống lớp Presentation để chuyển
thành dạng chung, rồi mã hoá và nén dữ liệu.
- Tiếp đó dữ liệu được chuyển xuống lớp Session để bổ sung các thông tin về
phiên giao dịch này.
- Dữ liệu tiếp tục được chuyển xuống lớp Transport, tại lớp này dữ liệu được
cắt ra thành nhiều Segment và bổ sung thêm các thông tin về phương thức vận
chuyển dữ liệu để đảm bảo độ tin cậy khi truyền.
- Dữ liệu tiếp tục được chuyển xuống lớp Network, tại lớp này mỗi Segment
được cắt ra thành nhiều Packet và bổ sung thêm các thông tin định tuyến.
- Tiếp đó dữ liệu được chuyển xuống lớp Data Link, tại lớp này mỗi Packet sẽ
được cắt ra thành nhiều Frame và bổ sung thêm các thông tin kiểm tra gói tin (để
kiểm tra ở nơi nhận).
- Cuối cùng, mỗi Frame sẽ được tầng Vật Lý chuyển thành một chuỗi các bit,
và được đẩy lên các phương tiện truyền dẫn để truyền đến các thiết bị khác.
2. Quá trình truyền dữ liệu từ máy gửi đến máy nhận.
Bước 1: Trình ứng dụng (trên máy gửi) tạo ra dữ liệu và các chương trình phần cứng,
phần mềm cài đặt mỗi lớp sẽ bổ sung vào header và trailer (quá trình đóng gói dữ liệu
tại máy gửi).
Bước 2: Lớp Physical (trên máy gửi) phát sinh tín hiệu lên môi trường truyền tải để
truyền dữ liệu.
Tröôøng trung hoïc BCVT & CNTT III
20
Tải về để xem bản đầy đủ
62 trang
25840
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Lý thuyết mạng Internet", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_ly_thuyet_mang_internet.pdf
