Đang tải... (xem toàn văn)
tài liệu về mô hình OSI và TCP/IP
Lời giới thiệu Trong hai thập kỷ đà qua, mạng máy tính đà có phát triển lớn số lợng nh kích thớc Tuy nhiên, có nhiều mạng máy tính đợc thiết kế dựa hỗ trợ khác phần cứng phần mềm Nh tất yếu, nhiều mạng máy tính trở nên không tơng thích với điều trở thành hạn chế mạng máy tính sử dụng phơng thức khác để thông tin với Để vấn đề này, tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO (International Standard Ognization) đà nghiên cứu nhiều mô hình mạng ISO đà nhận rằng, điều cần thiết để tạo mô hình mạng máy tính để trợ giúp nhà thiết kế mạng hoàn thiện mạng máy tính hơn, để mạng liên kết làm việc với Bằng nỗ lực toàn diện nhằm chuẩn hoá tất cấp độ việc truyền thông mạng máy tính, tổ chức ISO đà phát triển mô hình mạng đợc gọi mô hình tham chiếu OSI (Open System Interconnect: Mô hình kết nối hệ thống mở) Mô hình chia việc truyền thông ngời dùng ứng dụng thông tin với ngời dùng ứng dụng khác qua mạng thành cấp độ luận lý (7 lớp) Bằng cách làm việc với lớp mô hình tham chiếu OSI, bạn nghiên cứu thiết bị hoạt động lớp gói tin qua chúng từ nguồn đến đích Nh đà biết, mạng LAN mạng có tốc độ cao, lỗi liệu xảy thấp, đợc sử dụng bao trùm khu vực địa lý nhỏ liên quan với (có thể lên đến vài km) LAN kết nối với máy trạm, thiết bị ngoại vi, thiết bị đầu cuối nhà, hay giới hạn khu vực địa lý Mặc dù việc gửi liệu tới thiết bị mạng hoạt động nh mạng nhỏ liên kết, nhng ta dễ dàng nhận thấy rằng, mạng lớn có nhiều liệu đợc lu thông Điều nói nên vấn đề phức tạp, thời điểm có gói tin đợc truyền dây cáp Nếu có sợi cáp kết nối với thiết bị mạng, dòng liệu mạng bị chậm lại Các thiết bị mạng đợc sản xuất để sử dụng cho việc kết nối mạng Khi mạng muốn tăng kích thớc, thiết bị mạng đợc sử dụng để kết nối chúng lại Các thiết bị mạng điều khiển đợc lu lợng thông tin làm tăng tốc độ luồng liệu mạng Phần 1: Mô hình OSI Tcp/ip Chơng 1: Mô hình tham chiếu OSI Vài nét mô hình tham chiếu OSI: Mô hình tham chiếu OSI đợc chia thành lớp, cho phép bạn thấy đợc chức mạng lớp Quan trọng hơn, bạn sử dụng để hiểu rõ thông tin mạng nh Thêm vào bạn hình dung thông tin hay gói tin từ chơng trình ứng dụng(nh bảng tính, tài liệu ) qua môi trờng mạng(nh mạng nối với dây dẫn) tới chơng trình ứng dụng khác đặt máy tính khác mạng lớp mô hình tham chiếu OSI: Vấn đề việc trao đổi thông tin hai máy tính đợc chia thành vấn đề nhỏ mô hình tham chiếu OSI để dễ quản lý Mỗi vấn đề vấn đề nhỏ đợc đặc trng lớp riêng mô hình lớp mô hình tham chiếu OSI (nh h×nh 1): Líp Tr×nh øng dơng (The Application layer) Líp BiĨu diƠn th«ng tin (The Presentation layer) Líp Héi (The Sessionlayer) Líp VËn chun (The Transport layer) Líp M¹ng (The Network layer) Líp Liên kết liệu (The Data Link layer) Lớp VËt lý (The Physical layer) Víi c¬ cÊu nh vËy, qua mô hình tham chiếu OSI bạn hiểu đợc gói tin qua mạng máy tính nh thiết bị hoạt động lớp gói tin qua Với kết nh vậy, bạn hiểu đợc cố xảy mạng chuỗi gói tin đợc truyền Mỗi lớp OSI tập hợp chức mà đảm nhiệm gãi tin ®i qua tõ mét ®iĨm ngn ®Õn mét điểm đích mạng Hình 1: lớp mô hình OSI Những u điểm phân chia chức mạng thành lớp: Mỗi lớp mô hình OSI minh hoạ chức riêng mạng Khi chia mạng thành lớp mang lại thuận lợi sau: Nó chia việc truyền thông mạng thành công việc nhỏ hơn, thành phần đơn giản ta dễ dàng phát triển Nó làm cho chuẩn hoá thành phần mạng dễ dàng cho phép nhiều nhà cung cấp thiết bị hỗ trợ phát triển Nó cho phép phần cứng phần mềm mô hình mạng khác liên lạc đợc với Nó ngăn chặn biến đổi lớp để tránh ảnh hởng sang lớp khác, chúng phát triển cách nhanh chóng an toàn Nó chia việc truyền thông mạng thành công việc nhỏ để nghiên cứu tìm hiểu dễ dàng Chức lớp mô hình tham chiếu OSI: a Các lớp mức cao Có mức cao mô hình tham chiếu OSI đợc đề cập đến nh lớp Application Hình lớp mức cao cung cấp thông tin chức chúng V í dụ A p p li c a t i o n U s e r In te rfa c e T e ln e t HTTP A S C II E B C D IC JPEG P r e s e n t a t io n S e s s io n T ran sp o rt N e tw o rk D a t a L in k P h y s ic a l Hình 2: Các lớp mức cao với giao diện ngời dùng, định dạng liệu, truy cập trình ứng dụng Lớp 7: Lớp Application Lớp Application lớp gần với ngời dùng Nó cung cấp dịch vụ mạng, nh truy cập file, in ấn, truy cập đến trình ứng dơng ngêi dïng Nã kh¸c víi c¸c líp kh¸c ë chỗ không cung cấp dịch vụ cho lớp OSI khác, cung cấp dịch vụ cho trình ứng dụng bên mô hình OSI Các lớp Application luôn đợc thiết lập ®Ĩ chê mäi ngêi kÕt nèi tíi Nã cịng ®ỵc thiết lập phép thủ tục bị lỗi hồi phục điều khiển toàn liệu Nếu bạn muốn nhớ lớp ngắn gọn tốt, hÃy nghĩ đến trình duyệt(Browsers) Lớp 6: Lớp Presentation Lớp Presentation đảm bảo thông tin từ lớp Application hệ thống gửi đợc lớp Application hệ thống khác hiểu(đọc) đợc Nếu cần thiết, lớp Presentation chuyển đổi định dạng liệu phức tạp cách sử dụng định dạng phổ biến Lớp chịu trách nhiệm việc nén bảo mật liệu Nếu bạn muốn nhớ lớp ngắn gọn tốt tốt, hÃy nghĩ đến kiểu định dạng d÷ liƯu phỉ biÕn nhÊt Líp 5: Líp Sesssion Nh tên đà bao hàm, lớp Session đợc thiết lập, quản lý hoàn thành phần việc thông tin máy tính chủ (host) Lớp Session cung cấp dịch vụ cho lớp Presentation §ång thêi nã cịng giao tiÕp gi÷a hai líp Presentation hai máy tính chủ (host) quản lý việc trao đổi liệu chúng Ngoài lớp Session có qui tắc định, đợc dự phòng để việc truyền liệu có hiệu quả, cung cấp dịch vụ, Nếu bạn muốn nhớ lớp ngắn gọn tốt, hÃy nghĩ đến đối thoại nói chuyện b Các lớp mức thấp Bốn lớp mức thấp mô hình OSI rõ liệu đợc truyền qua mạng vật lý thiết bị liên mạng nh nào, muốn tới trạm ci nh thÕ nµo, vµ ci cïng lµ tíi líp Application Hình tóm tắt chức bốn lớp Hình 3: Các lớp mức thấp chịu trách nhiệm đa liệu qua phơng tiƯn vËt lý Líp 4: Líp Transport Líp Transport thực việc chia liệu thành phần nhỏ hệ thống máy tính gửi liệu hệ thống máy tính nhận liệu, liệu đợc tập hợp lại thành chuỗi liệu Đờng biên lớp Transport lớp Session coi nh đờng biên giao thức ứng dụng giao thức hàng đợi liệu Khi lớp: Application, Presentation, Session có liên quan đến việc đa đợc liệu, lớp mức thấp liên quan đến việc truyền liệu ®i Líp Transport cung cÊp mét dÞch vơ trun liệu để bảo vệ cho lớp mức cao cách truyền thông tin bổ xung(nh thông tin giao thức, địa máy tính gửi, nhận ) Đặc biệt, nh việc truyền cách xác nh hai máy tính chủ có liên quan đến lớp Transport Nhằm cung cấp dịch vụ truyền thông, lớp Transport thiết lập, trì, kết nối tới mạch định hớng cách xác Nhằm cung cấp dịch vụ cách chuẩn xác việc truyền, phát hồi phục lỗi, kiểm soát hàng đợi thông tin đà đợc sử dụng Nếu bạn muốn nhớ lớp ngắn gọn tốt, hÃy nghĩ đến việc kiểm soát lu lợng độ tin cậy Lớp 3: Lớp Network Lớp Network lớp phức tạp, cung cấp kết nối lựa chọn đờng dẫn c¸c hƯ thèng cđa hai m¸y tÝnh chđ, nã cã thể định vị mặt vật lý mạng độc lập Nếu bạn muốn nhớ lớp ngắn gọn tốt, hÃy nghĩ đến việc lựa chọn đờng dẫn, định tuyến, địa logic Lớp 2: Lớp Data Link Lớp Data Link hỗ trợ liệu qua kết nối vật lý Làm nh vậy, lớp Data Link có liên quan đến phần địa vật lý(đối lập với logic), mô hình mạng(đôi đợc gọi địa logic), truy cập phơng tiện truyền thông mạng, phát lỗi Nếu bạn muốn nhớ lớp ngắn gọn tốt, hÃy nghĩ đến cấu trúc việc kiểm soát truy cập phơng tiện Lớp 1: Lớp Physical Lớp Physical đợc định nghĩa phần thuộc điện, khí, thủ tục, đặc điểm chức việc hoạt động, trì, ngừng hoạt động thiết bị vật lý đầu cuối hệ thống Ví dụ đặc trng nh, mức điện áp, thời gian thay đổi điện áp, tỷ lệ liệu dạng vật lý, khoảng cách truyền tối đa, kết nối vật lý, thứ khác tơng tự, thuộc tính đợc định nghĩa đặc điểm lớp Physical Nếu bạn muốn nhớ lớp ngắn gọn tốt, hÃy nghĩ đến tín hiệu phơng tiện truyền thông Việc đặt tên cho liệu lớp mô hình OSI Đối với gói tin để từ nguồn đến đích, lớp mô hình OSI nguồn phải liên lạc với lớp ngang hàng với điểm đích Dạng thông tin đợc gọi truyền thông ngang hàng (peer-to-peer communication) Trong trình này, giao thức lớp trao đổi thông tin đợc gọi giao thức đơn vị liệu PDU(Protocol Data Units) líp ngang hµng Cơ thĨ lµ líp Network cung cấp dịch vụ cho lớp Transport Lớp biểu diễn liệu chuyển xuống cho lớp Network, lớp có nhiệm vụ truyền liệu qua liên mạng Nó thực nhiệm vụ cách đóng gói liệu dán Header lên gói tin Header chứa thông tin yêu cầu thủ tục truyền dẫn, nh thông tin giao thức, địa logic máy tính nguồn đích Lớp Data Link cung cấp dịch vụ cho lớp Network Nó đóng gói thông tin lớp Network thành khung(Frame), Header Frame chứa thông tin yêu cầu hoàn tất chức kết nối liệu (ví dụ nh địa vật lý) Đồng thời thông tin Header tầng Data Link đợc xác định có ý nghĩa thiết bị đợc kết nối trùc tiÕp Líp Physical cịng cung cÊp mét dÞch vơ tíi líp Data Link Líp Physical m· ho¸ khung liên kết liệu thành mẫu gồm số (các bit) để truyền môi trờng mạng (thờng mạng dây dẫn) Sau bit đợc truyền tới thiết bị kết nối trực tiếp D e s t in a t io n S o u rc e A p p l ic a t io n A p p l ic a t io n P r e s e n t a t io n S e s s io n T ran sp o rt D a ta s tre a m P r e s e n t a t io n D a ta s tre a m S e s s io n D a ta s tre a m D a ta T ran sp o rt N e tw o r k D a ta N e tw o r k N etw o rk h eader D a ta D a t a L in k F ram e N etw o rk H eader H eader D a ta P h y s ic a l F ram e T r a ile r 1100010101011011000010101 D a t a L in k P h y s ic a l Hình 4: Lớp thấp thực việc thu thập thông tin đa vào header trailer với liệu để gửi qua mạng Chơng 2: TCP/IP Mặc dù mô hình tham chiếu OSI đợc công nhận cách toàn diện nhng lịch sử kỹ thuật hệ thống mở chuẩn mạng Internet giao thức kiểm soát đờng truyền TCP (Transmission Control Protocol) giao thức mạng Internet IP(Internet Protocol) Mô hình tham chiếu OSI giao thức hàng đợi TCP/IP tạo nên khả thông tin liệu hai máy tính đâu thÕ giíi víi tèc ®é trun xÊp xØ tèc ®é ¸nh s¸ng Bé giao thøc TCP/IP cã mét ý nghÜa quan trọng việc thông tin mạng Các lớp mô hình tham chiếu TCP/IP Bộ quốc phòng Mỹ DoD(Departmant of Defense) đà tạo mô hình tham chiếu TCP/IP, DoD muốn tạo mạng tồn đợc điều kiện nào, muốn gói tin đợc truyền liên tục dới điều kiện nào, từ điểm đến điểm khác Mặc dù vấn đề khó khăn nhng điều mang lại việc tạo mô hình tham chiếu TCP/IP làm chuẩn mực cho phát triển mạng Internet Mô hình TCP/IP có lớp: Lớp øng dơng(Application) Líp vËn chun (Transport) Líp Internet Líp truy cËp m¹ng (Network Access) a Líp Application Các nhà thiết kế mô hình TCP/IP cảm thấy giao thức mức cao nên bao gồm lớp Session lớp Presentation chi tiết Đơn giản chúng tạo lớp Application mà lớp quản lý giao thức bậc cao, đa đợc việc biểu diễn, mà hoá kiểm soát giao tiếp TCP/IP kết hợp với tất trình ứng dụng liên quan đến việc tạo lớp, đảm bảo liệu đợc đóng gói mét c¸ch chÝnh x¸c líp tiÕp theo b Líp Transport Lớp Transport điển hình xử lý công việc cách tin cậy nh kiểm soát luồng thông tin thực trình truyền lại Một giao thức giao thức kiểm soát đờng truyền (TCP) cung cấp hớng giải mềm dẻo hoàn hảo để tạo độ tin cậy cao việc điều khiển luồng thông tin mạng TCP giao thức kết nối có định hớng Nó hỗ trợ giao tiếp nguồn đích đóng gói thông tin lớp Application thành đơn vị gọi Segment Kết nối có hớng nghĩa mạch vật lý tồn máy tính thông tin với (đó chuyển mạch) Nó nghĩa Segment lớp phải vào hai máy tính chủ để thiết lập kết nối logic trớc liệu đợc truyền Lớp đợc gọi lớp Host to Host c Líp Internet Mơc ®Ých cđa líp Internet gửi gói tin từ điểm nguồn đến mạng mạng làm việc gửi gói tin đến đợc đích tuỳ thuộc vào đờng dẫn mạng mà chuyển gói tin đến Giao thức đợc chọn để quản lý lớp đợc gọi giao thức Internet (IP) Đờng dẫn tốt đợc xác định chuyển mạch gói xuất lớp d Lớp truy cập mạng Tên lớp mang ý nghĩa rộng, lại tỏ nh hai lớp (giống nh mô hình OSI) Lớp truy cập mạng có liên quan đến tất lớp khác mà gói tin yêu cầu qua kết nối vật lý từ thiết bị tới thiết bị khác Nó bao gồm chi tiết công nghệ mạng LAN, WAN, tất chi tiết lớp Physical Data link mô hình OSI Mô hình OSI TCP/IP Nếu bạn so sánh mô hình OSI mô hình TCP/IP, bạn nhận thấy chúng có điểm giống khác (xem hình 2.13) sau đây: Giống nhau: Đều có lớp Đều có lớp ứng dụng, chúng có dịch vụ khác Cả hai lớp mạng vận chuyển so sánh đợc với Công nghệ chuyển mạch gói (không phải chuyển mạch) ảo Các chuyên gia mạng cần biết hai mô hình Khác nhau: TCP/IP nhóm chức hai lớp Presentation vµ líp Session thµnh mét líp Application TCP/IP nhóm hai lớp Data Link Physical lại thành lớp TCP/IP đơn giản có lớp Các giao thức TCP/IP giao thức chuẩn mà Internet đà phát triển, nên mô hình TCP/IP đợc tin cậy giao thức Ngợc lại, mạng tiêu chuẩn không xây dựng dựa giao thức mô hình OSI, đợc sử dụng nh sách dẫn Hình 2.13: Comparison of the OSI model and the TCP/IP model KÕt luËn: Trong phÇn đà nghiên cứu mô hình tham chiếu OSI kiến trúc mô tả chuẩn mạng giúp đạt đợc tơng thích khả kết nối nhiều chủng loại công nghệ mạng khác Đóng gói liệu trình mà liệu đà đợc gói với giao thức riêng, Header có Trailer trớc đợc đa lên mạng Trong thông tin mạng ngang hàng , giao thức lớp trao đổi thông tin đợc gọi giao thức đơn vị liệu (PDUs) với lớp ngang hàng Bạn đà nghiên cứu mô hình TCP/IP đợc so sánh với mô hình OSI nh Bây đà có kiến thức mô hình OSI có nhìn sâu mạng phần 10 Phần 2: Mạng cục (LAN) Chơng 1: LAN Trong phần này, tìm hiểu mô hình mạng, thiết bị mạng LAN(local area network), thiết bị mạng hoạt động lớp mô hình OSI gói tin qua thiết bị nh chúng qua lớp mô hình OSI Các mô hình mạng: Mô hình định nghĩa cấu trúc mạng Định nghĩa mô hình mạng bao gồm hai phần: mô hình vật lý - cách bố trí thực dây cáp (phơng tiện thông tin), mô hình logic - định nghĩa cho máy chủ truy cập nh vào phơng tiện truyền thông Các mô hình vật lý đợc sử dụng phổ biến dạng kiến trúc mạng đờng trục (Bus), mạng hình sao(Star), mạng vòng(Ring), mạng hình mở rộng(Extended Star), mạng hình lới(Mesh) M ô h ìn h B u s M ô h ìn h R in g 11 M ô h ìn h S ta r M ô h ìn h H ie c h ic a l M ô h ìn h S ta r m ë ré n g M « h ×n h M e s h H×nh 5: Mô hình vật lý kiểu cấu trúc mạng LAN Mô hình Bus Sử dụng đoạn cáp làm trục chính, tất máy tính kết nối trực tiếp vào Mô hình Ring – KÕt nèi mét m¸y tÝnh tíi m¸y tiÕp theo, máy tính cuối đợc kết nối với máy Nh đà tạo đợc vòng cáp kết nối vật lý Mô hình Star Kết nối tất cáp tới điểm tập trung trung tâm Điểm thờng sử dụng Hub hay Switch Mô hình Extended Star Sử dụng mô hình Star Nó liên kết mạng Star riêng lẻ lại với cách kết nối qua Hubs/ Switches, mạng đợc kết nối tới máy tính chủ để kiểm soát việc thông tin mạng Mô hình Mesh - Mỗi máy tính có kết nối riêng tới máy tính khác Một phần mạng mô hình Mesh có ảnh hởng tới thiết kế mạng Internet, có nhiều đờng tới máy tính nµo 12 M a in s e r v e r M a in s w it c h PC W o rk g ro u p s S w it c h S erv er In te rn e t FD D I T oken R in g PC PC PC R e p e a te r PC p r in t e r PC PC PC PC PC B r id g e Hub PC PC PC PC PC Hình 6: Đây mạng LAN điển hình, sử dụng hầu hết thiết bị phần cứng để kết nối máy tính Các thiết bị sử dụng mạng LAN Thiết bị để kết nối trực tiếp vào mạng thờng đợc nói đến Host Các Host máy tính(cả máy chủ máy trạm), máy in, máy quét, nhiều thiết bị ngời dùng khác Các thiết bị Host hoạt động mà không cần mạng, nhng lực chúng bị hạn chế lớn Các thiết bị host lớp Chúng có kết nối vật lý tới môi trờng truyền thông mạng cách sử dụng card giao diƯn m¹ng NIC (Network Interface Card) a NICs NIC đợc coi nh thiết bị lớp card giới mang mà đợc gọi địa kiểm soát truy cập thông tin MAC (Media Acess Control) Địa đợc sử dụng để kiểm soát thông tin liệu máy tính mạng Đặc điểm NIC: NIC thiết bị phần cứng thông tin mạng NIC kiểm soát việc truy cập máy tính tới môi trờng mạng NIC chuyển đổi định dạng tín hiệu song song máy tính tạo thành tín hiệu nối tiếp (chuyển đổi dạng tín hiệu nhị phân sang dạng tín hiệu điện) để truyền mạng b Repeater Một hạn chế loại cáp mà sử dụng phổ biến (cáp CAT5 UTP) độ dài cáp Độ dài tối đa cáp UTP mạng 100 13 mét Nếu bạn cần mở rộng phạm vi hoạt động mạng bạn cần phải thêm thiết bị vào mạng để khuyếch đại tín hiệu lên Thiết bị đợc gọi trạm lặp Repeater Hình 7: Sử dụng Repeater giải pháp tốt cho mạng có nhiều nút hay mạng chạy cáp có độ dài qui định Giống nh phơng tiện truyền tin, Repeater thiết bị mạng tồn lớp 1, lớp Physical mô hình tham chiếu OSI Để hiểu Repeater làm việc nh nào, điều quan trọng để hiểu liệu rời khỏi nguồn qua mạng, đợc chuyển dạng thành tín hiệu điện để qua môi trờng truyền tin Tuy nhiên, cáp dài tín hiệu bị suy giảm h hỏng chúng đợc truyền môi trờng truyền tin Ví dụ nh đặc điểm cáp CAT5 UTP dùng cho khoảng cách tối đa truyền liệu mạng 100 mét Nếu tín hiệu truyền khoảng cách e NIC không bảo đảm nhận đợc tín hiệu Do việc sử dụng trạm lặp giải pháp đơn giản để khuyếch đại tín hiệu trờng hợp xẩy c Hub Nói chung, thuật ngữ Hub ®ỵc sư dơng thay cho Repeater nãi ®Õn thiÕt bị phục vụ nh trung tâm mạng Mặc dù Hub hoạt động lớp Physical mô hình Star, nhng lại tạo môi trờng giống nh mô hình Bus Bởi máy tính truyền tin tất máy tính khác phải chờ điều tạo đờng Bus logic Nhiệm vụ Hub phục hồi định thời cho tín hiệu mạng Điều đợc giải mức bit lợng lớn máy tính (vÝ dơ lµ 4, hay thËm chÝ lµ 24 máy) Đặc điểm Hub: Chúng phục hồi phát lại tín hiệu Chúng truyền tín hiệu qua mạng Chúng lọc đợc thông tin mạng Chúng không tìm đợc đờng dẫn tốt Chúng đợc sử dụng nh điểm tập trung mạng 14 Hình 8: Astar topolofy typically used in Ethernet and Token ring networks, where the center of network is a hub, repeater, or concentrator B¹n sÏ nhận biết đặc điểm Hub tơng đơng với Repeater, lý Hub đợc nói đến nh lặp đa cổng (Multy Port Repeater) Sự khác biệt số lợng cáp kết nối tới thiết bị Khi Repeater điển hình cã hai cỉng, nhng mét Hub cã tõ ®Õn 20 cổng Bất Repeater nhận đợc tín hiệu cổng, lặp tín hiệu sang cổng khác, Hub nhận đợc tín hiệu cổng truyền tín hiệu đến tất cổng lại Có hai lý để sử dụng Hub: điểm kết nối trung tâm cho phơng tiện kết nối dây, làm tăng độ tin cậy cho mạng Độ tin cậy mạng đợc tăng cách cho phép dây cáp kết nối ngắt toàn khỏi mạng mà không làm ảnh hởng đến hoạt động mạng Điều điều khác biệt mô hình Bus mà có sợi cáp bị ngắt khỏi mạng mạng bị ngừng hoạt động Hub đợc coi thiết bị líp 1, bëi v× chóng chØ håi phơc tÝn hiƯu phát tới cổng khác (các kết nối mạng) Trong mạng có nhiều loại Hub khác Loại Hub Hub chủ động Hub bị động Ngày hầu hết Hub Hub chủ động, chúng lấy lợng từ nguồn điện cung cấp để hồi phục tín hiệu mạng Một số Hub đợc gọi hub bị động chúng đơn chia tín hiệu cho nhiều ngời dùng Hub bị động không hồi phục đợc bit nên chúng không đợc sử dụng mở rộng mạng, chúng cho phép máy tính kết nối đoạn cáp Với đặc điểm nh hub bị động làm yếu tín hiệu Hub chủ động đợc gọi lặp đa cỉng bëi v× chóng cã rÊt nhiỊu cỉng (gièng nh Hub bị động) nhng chúng phục hồi đợc tín hiệu ®Õn tõ mét cỉng tríc nã ®ỵc gưi trë lại tới cổng khác (giống Repeater) Hub chủ động yêu cầu phải có nguồn cung cấp điện Hub thông minh Hub chủ động đặc biệt Nó không hồi phục đợc tín hiệu mà có vi xử lý bo mạch cho phép bạn thực chuẩn đoán phát có lỗi xảy cổng d Bridge Bridge đợc sử dụng để lọc thông tin mạng cách dựa vào địa MAC NIC Vì cho thông tin qua giao thức mạng tơng ứng cách nhanh chóng Bởi Bridge dựa vào địa MAC nên chúng không liên quan đến giao thức lớp mạng Do Bridge liên quan đến việc cho hay không cho Frame qua dựa địa MAC mà chúng đến 15 Sau thuộc tính quan trọng Bridge: Bridge thông minh Hub - chúng phân tích Frame đến cho chúng (hay bỏ qua ) dựa thông tin địa Bridge tập hợp gói tin hai hay nhiều Segment mạng LAN Bidge tạo nhiều vùng xung đột ảo phép nhiều thiết bị truyền tin mạng mà không gây xung đột Bridge trì bảng địa 126 123 B r id g e 124 125 127 C o rp o te I n tr a n e t S egm ent S egm ent H×nh 9: Bridges hoạt động lớp 2, lớp data link mô hình tham chiếu OSI không đợc yếu cầu kiểm tra thông tin lớp cao e Switch Switch thiết bị lớp giống nh Bridge Trong thực tế, Switch đợc gọi Bridge đa cổng, giống nh Hub đợc gọi Repeater đa cổng Sự khác biệt Hub Switch giống nh khác biệt Repeater Bridge; Switch định dựa địa MAC Do cách hoạt động Switch nh nên làm cho mạng LAN làm việc có hiệu cách chuyển mạch liệu tới cổng có máy tính đà đợc kết nối Switch nhìn thoáng qua trông giống Hub Cả Hub Hwitch có nhiều cổng kết nối, phần chức chúng kết nối tập trung (cho phép nhiều thiết bị kết nối với điểm mạng) Sự khác biệt Hub Switch xẩy bên f Router Router thiết bị mà bạn làm việc với lớp (Network) mô hình OSI Do làm việc lớp nên Router đợc phép đa định việc định tuyến gói tin dựa địa mạng Router đợc kết nối theo cách khác với công nghệ lớp 2, ví dụ nh Ethernet, Token Ring, FDDI Tuy nhiên, công suất định tuyến gói tin dựa vào thông tin lớp 3, Router đà trở thành thành phần mạng Internet chạy giao thức IP Router giải cố truyền thông tin tải mạng Nhiệm vụ Router kiểm tra gói tin đến (dữ liệu lớp 3), lựa chọn đờng dẫn tốt cho chúng mạng, sau chuyển mạch chúng tới cổng Router phơng tiện thông tin quan trọng - liên quan đến thiết bị mạng lớn 16 g Cáp đôi dây xoắn có bọc Cáp đôi dây xoắn có bọc STP(shielded twisted pair) kết hợp công nghệ xoắn khử nhiễu thông qua cặp dây Mỗi cặp dây đợc bọc kim loại, bốn cặp cáp đôi lại đợc bọc toàn kim loại Cáp STP làm giảm tạp âm sinh bên bên cáp (nhiễu điện từ EMI nhiễu tần số vô tuyến RFI) Cáp đôi dây xoắn có nhiều u điểm nhng có hạn chế so với cáp thẳng UTP STP chống lại loại nhiễu bên tốt hơn, nhng giá thành lại cao khó lắp đặt UTP h Cáp đôi dây xoắn không bọc Cáp đôi dây xoắn không bọc UTP (unshieled twisted pair) môi trờng truyền dẫn gồm bốn cặp dây dẫn đợc sử dụng nhiều mạng Trong cáp UTP dây cáp đồng đợc bao bọc để cách ly với Thêm vào đó, cặp dây đợc xoắn vào với để khử tạp âm gây gữa cặp dây, để giới hạn khả làm giảm tín hiệu EMI RFI Cáp đôi dây xoắn không bọc có nhiều u điểm Nó dễ lắp đặt tốn loại phơng tiện truyền dẫn khác Trong thực tế UTP có chi phí lắp đặt cho mét dây tốn loại cáp khác lắp cho mạng LAN Tuy nhiên, điều thuận lợi đích thực UTP phơng thức chạy dây mạng đơn giản PSTN đà sử dụng công nghệ từ lâu, mô hình vật lý có sử dụng UTP đợc coi tốt gặp phải cố Bởi có đờng kính nhỏ nên UTP sử dụng toàn đờng dẫn cách nhanh nhạy nh loại cáp khác Hơn cáp UTP thờng đợc lắp đặt cách sử dụng đầu kết nối RJ (register jack), đầu nối RJ đầu nối chuẩn mà ban đầu đợc sử dụng để đấu nối đờng điện thoại, đợc dùng để kết nối mạng i Cáp đồng trục Cáp đồng trục vật dẫn hình trụ rỗng, bao bọc lấy dây dẫn đơn sợi cáp dây đồng Một lớp cách ly chất dẻo đợc bao quanh Trên lớp vật liệu cách điện lớp phía dây đồng lớp kim loại mỏng hoạt động giống nh dây dẫn thứ hai Nó hoạt động giống nh lớp bảo vệ cho dây dẫn bên trong, giúp làm giảm nhiễu từ bên vào, đầu cắm đợc gắn vào đầu lớp bảo vệ Đối với mạng LAN, cáp đồng trục thờng có số thuận lợi định Nó chạy (không cần Repeater khuyếch đại) khoảng cách dài nút mạng so với cáp STP UTP Nếu sử dụng Repeater hồi phục tín hiệu mạng nên chúng truyền tín hiệu với khoảng cách lớn j Cáp sợi quang Cáp sợi quang môi trờng truyền tin mạng, có lực việc dẫn đờng cho tín hiệu ánh sáng đà đợc điều chế lan truyền Nó có giá thành cao phơng tiện truyền dẫn mạng khác Tuy nhiên lại không bị ảnh hởng nhiễu điện từ, nhiều tần số vô tuyến có khả truyền liệu cao loại phơng tiện truyền dẫn mạng khác Sợi quang không truyền xung điện nh loại truyền dẫn mạng khác Thay tín hiệu biểu diễn bit đợc chuyển đổi sang xung ánh sáng k Các phơng thức truyền dẫn không dây: 17 Laser Laser chữ viết tắt cña “light amplication by stimulated emission of radiation” Kü thuËt laser tập trung vùng lợng điện từ mà tất sóng có tần số pha Tia hång ngo¹i Tia hång ngo¹i gièng nh laser thông thờng công nghệ ánh sáng Tuy nhiên số trờng hợp tín hiệu bị suy hao phải truyền lại Thậm chí trờng hợp tia hồng ngoại qua đợc vật chắn sáng, nh tờng chẳng hạn Sóng vô tuyến Sóng vô tuyến mang tín hiệu xuyên qua vật chắn sáng Hiện có hai công nghệ: sóng vô tuyến mặt đất sóng vô tuyến vệ tinh Các ứng dụng phổ biến thông tin liệu không dây sử dụng lu động: Trên xe ôtô, máy bay Vệ tinh Máy dò từ xa Các hệ thống giao thông không gian trạm không gian Bất kỳ nơi đâu, nơi nào, nơi yêu cầu để lấy liệu mạng Một ứng dụng phổ biến thông tin liệu không dây mạng LAN không dây (WLANs), đợc xây dựng theo tiêu chuẩn IEEE 802.11.WLAN điển hình sư dơng sãng v« tun (vÝ dơ nh 902 MHz), vi sóng (2,4 GHx) tia hồng ngoại (820 nm) để thông tin Các công nghệ không dây phần cốt yếu mạng máy tính tơng lai l Transceiver (máy thu phát) Transceiver kết hợp máy phát (Transmitter) máy thu (Receiver) Trong trình ứng dụng mạng điều có ý nghĩa chúng chuyển đổi dạng tín hiệu sang dạng khác Ví dụ, có nhiều thiết bị mạng với đơn vị giao diện bổ trợ AUI Transceiver phép 10Base2, 10Base5, 10BaseT hay 10/100BaseFX đợc kết nối tới cổng Một trình ứng dụng chung đợc sử dụng để chuyển đổi cổng AUI sang cổng RJ-45 Chúng thiết bị lớp Chúng chuyển cấu hình chân và/hay phơng tiện truyền thông sang kiểu khác Transceiver thờng đợc tích hợp NIC Transceiver NIC đợc gọi thành phần truyền tín hiệu, có nghĩa chúng giải mà tín hiệu môi trờng vật lý Những nét liệu truyền qua mạng LAN Để thông tin đạt độ tin cậy mạng liệu gửi phải đợc đóng gói để dễ quản lý theo dõi đợc Điều đợc thực qua trình thu thập thông tin giao thức, địa máy tính nguồn, máy tính đích lớp đầu mô hình OSI - Application, Presentation, Session chuẩn bị truyền liệu cách tạo khuôn dạng chung cho việc truyền tin Lớp Transport chia liệu thành đơn vị có kích thớc nhỏ để dễ quản lý gọi Segment Sau ®ã líp m¹ng gãi gän Segment l¹i ®Ĩ t¹o gói tin Ngoài phải thêm địa mạng máy tính gửi máy tính nhận liệu - thông thờng địa IP - vào gãi tin 18 Líp Data Link sÏ gãi gän thªm gói tin tạo Frame Frame đợc thêm địa (MAC) máy tính gửi máy tính nhận Sau lớp Data Link truyền bit hệ nhị phân Frame qua môi trờng truyền tin lớp Physical Khi liệu đợc truyền mạng LAN, nói đơn vị liệu giống nh Frame, địa MAC tất cần thiết để đa liệu từ máy tính gửi đến máy tính nhận Sở dĩ nh địa mạng gói tin chứa địa máy tính nhận liệu cuối liệu (gói tin) đợc gửi thông tin lớp Data Link cố định thay đổi qua lớp mạng Ba lớp cuối Network, Data Link Physical mô hình OSI phơng tiện truyền liệu chÝnh qua m¹ng Intranet hay Internet a Gãi tin trun qua thiết bị lớp Gói tin truyền qua thiết bị lớp đơn giản Phơng tiện vật lý để truyền tin đợc coi nh thiết bị lớp Tất chúng làm việc với bit (ví dụ nh điện áp hay xung ánh sáng ) Nếu thiết bị lớp bị động (ví dụ nh phích cắm điện, đầu nối connector, jack ), sau bit đợc truyền cách đơn giản qua thiết bị bị động hy vọng thông tin bị mát Nếu thiết bị lớp chủ động (ví dụ nh Repeater hay Hub) bit đợc phục hồi, định thời cách thực Các Transceiver thiết bị chủ động, hoạt động nh thÝch øng connector (cỉng AUI víi jack RJ-45) hay gièng nh chuyển đổi môi trờng truyền tin (jack RJ-45 tín hiệu điện chuyển sang sợi quang ST), để truyền nhận liệu môi trờng truyền tin Trong tất trờng hợp, Transceiver hoạt động nh thiết bị lớp Không có thiết bị lớp kiểm tra Header hay liệu Segment Chúng làm viƯc víi c¸c bit b Gãi tin trun qua c¸c thiết bị lớp Điều quan trọng để nhớ gói tin đợc chứa bên Frame, nên để hiểu đợc gói tin qua thiết bị lớp nh bạn làm việc với dạng thu gọn gói tin: ví dụ nh Frame Lu ý điều xảy với Frame xảy với gói tin Các NIC, Bridge Switch bao gồm việc sử dụng thông tin địa Data Link (MAC) để nói đến Frame, nghĩa chúng đợc nói đến nh thiết bị lớp Địa MAC địa NIC, tạo tạo Frame Bridge làm việc cách kiểm tra địa MAC vào Frame Nếu Frame có tồn (với địa MAC đoạn mạng giống nh cổng nhận liệu bridge), Frame không đợc chuyển qua Bridge Nếu Frame không tồn (địa MAC không tồn cổng nhận tín hiệu Bridge) đợc chuyển tới đoạn mạng tiÕp theo H·y coi Switch nh lµ mét Hub víi cổng riêng hoạt động giống nh Bridge Switch lấy liệu Frame, đọc Frame đó, kiểm địa MAC lớp truyền Frame (chuyển mạch chúng) tới cổng thích hợp c Gói tin truyền qua thiết bị lớp Thiết bị đà đợc nói lớp mạng Router Trên thực tế Router hoạt động lớp (các bit môi trờng giao diện với Router), (Frame chuyển mạch từ giao diện tới giao diện khác) dựa vào thông tin gói tin lớp (quyết định việc định tuyến) Gói tin truyền qua Router (để tìm đờng dẫn tối u chuyển mạch thời tới cổng thích hợp) có liên quan đến việc sử dụng địa mạng lớp Sau 19 cổng thích hợp đợc chọn, lần Router thu gän gãi tin vµo mét Frame vµ gưi gãi tin tới đích Quá trình xảy Router việc thực tìm đờng từ máy tính nguồn tới máy tính đích 20 Phần 3: xung đột Chơng 3: Các Xung đột miền xung đột Các xung đột miền xung đột Xung đột tình xảy có hai bit đợc truyền đồng thời mạng Một mạng máy tính nhỏ, tốc độ chậm phải hoạt động tích cực với hệ thống phép hai máy tính lần lợt gửi tin cho Vấn đề chỗ có nhiều máy tính đợc kết nối vào mạng lớn, mà máy tính truyền hàng triệu bit giây Điều quan trọng để nhớ bit đợc gửi theo nhóm liên tiếp (gói tin) Các cố nghiêm trọng xảy nh tất yếu có nhiều lu lợng thông tin mạng ví dụ nh có dây cáp để kết nối tất thiết bị mạng, khả xảy xung đột với ngời dùng gửi liệu ®ång thêi lµ rÊt cao Xung ®ét cịng sÏ xÈy đoạn mạng đợc kết nối với thiết bị khả lọc đợc thông tin, giống nh Repeater Khu vực mạng từ nơi gói tin đợc tạo đến nơi xảy xung đột đợc gọi miền xung đột Tất môi trờng chia xẻ phơng tiện vùng xung đột Một dây điện đợc kết nối với dây khác qua mối nối cáp, Transceiver, Repeater, Hub Tất thành phần kết nối lớp phần miền xung đột Các tín hiệu có xung đột Khi có xung đột xảy ra, gói tin liên quan bị phá huỷ bit Để tránh cố này, mạng nên có nơi cho hệ thống để quản lý đợc xung đột môi trờng truyền dẫn Ví dụ, hệ nhị phân nhận với trạg thái điện áp, ánh sáng hay sóng điện từ Do đó, xung đột tín hiệu bị nhiễu, bị mát với tạo trạng thái thứ 3, trạng thái không hợp lệ Có thể bạn nghĩ rằng, xung đột có hại làm suy giảm chức làm việc mạng Tuy nhiên, có lợng xung đột chức tự nhiên môi trờng chia xẻ phơng tiện (vùng xung đột) Sở dĩ có điều này, lợng lớn máy tính muốn thông tin với thời điểm sử dụng chung đờng truyền mạng Giống nh nhà chuyên môn mạng, kỹ quan trọng khả nhận biết đợc vùng xung đột Nếu bạn kết nối với số máy tính môi trờng đơn lẻ thiết bị mạng khác gắn vào, bạn gặp tình phải chia xẻ truy cập bạn có miền xung đột riêng lẻ 21 C o ll i s io n D o m a in n H×nh 10: miỊn xung đột: Khi chia xẻ truy cập Repeater, hub, xung đột miền Repeater hồi phục định thời cho bit, nhng không lọc đợc lu lợng thông tin qua Tín hiệu vào từ cổng Repeater đợc gửi tới tất cổng lại Sử dụng Repeater để mở rộng miền xung đột; Vì mạng hai bên Repeater miền xung đột lớn Bạn đà nghiên cứu Hub có tên Repeater đa cổng Bất kỳ tín hiệu đến cổng Hub đợc hồi phục, định thời gửi tới cổng lại Vì Hub có lợi kết nối đợc số lợng lớn máy tính lại với nhau, mở rộng đợc miền xung đột Miền xung đột đợc Hub làm cho mở rộng ra, đồng thời làm khả hoạt động mạng giảm Sự suy giảm hoạt động mạng tuỳ thuộc vào mức độ máy tính mạng sử dụng nh Cả Repeater Hub thiết bị lớp 1, chúng không lọc đợc thông tin mạng Việc mở rộng mạng cách chạy dây cáp với đầu sử dụng Repeater đầu sử dụng Hub Kết miền xung đột đợc mở rộng Bèn qui t¾c cđa Repeater Bèn qui t¾c cđa Repeater trạng thái Ethernet nhiều Repeater hay Repeating Hub đợc lắp đặt hai máy tính mạng Nếu tuân theo qui tắc cách nghiêm túc có xung đột xảy thiết bị miỊn xung ®ét sÏ nhËn biÕt r»ng cã xung ®ét đà xảy Điều định tới hoạt động thành công giao thức mạng Khi việc giới hạn thời gian trễ bị vợt số lợng xung đột phía sau tăng đột ngột Một xung ®ét phÝa sau nghÜa lµ cã mét xung ®ét xảy sau truyền 64 bytes Frame 22 Hình 11: Miền xung đột: đợc hub repeater mở rộng Các Frame xung đột phía sau làm tăng thời gian trễ đợc gọi trễ tiêu thụ Khi có trễ tiêu thụ tiềm tàng tăng khả hoạt động mạng giảm Qui tắc Ethernet có tác dụng mạnh đợc gọi qui tắc 5-4-3-2-1, gồm đoạn mạng, Repeater Hub, đoạn mạng khác đợc nối thêm vào (cùng với host), miền xung đột lớn (nh hình 12) Hình 12: Miền xung đột: qui tắc repeater Phân đoạn miền xung đột Mặc dù Repeater Hub thiết bị mạng rẻ tiền có lực nhng chúng lại mở rộng miền xung đột Nếu miền xung đột trở nên lớn, điều gây nhiều xung đột kết làm cho mạng hoạt động Bạn làm giảm kích thớc miền xung đột cách sử dụng thiết bị mạng thông minh mà phá bỏ đợc miền xung đột Ví dụ thiết bị mạng loại Bridge, Swtich, Router Nh hình 13 trình gọi phân đoạn 23 Hình 13: Giới hạn miền xung đột Bridge loại bỏ thông tin không cần thiết mạng tải cách chia mạng thành đoạn nhỏ lọc thông tin dựa địa máy trạm Lu lợng thông tin thiết bị đoạn mạng không qua đợc Bridge không làm ảnh hởng đến đoạn khác Công việc làm cho lu lợng thông tin đoạn không bị tải Mặt khác, Bridge trở thành nút thắt cổ chai thực làm cho thông tin liên lạc mạng 24 ...Phần 1: Mô hình OSI Tcp/ip Chơng 1: Mô hình tham chiếu OSI Vài nét mô hình tham chiếu OSI: Mô hình tham chiếu OSI đợc chia thành lớp, cho phép bạn thấy đợc... tất chi tiết lớp Physical Data link mô hình OSI Mô hình OSI TCP/IP Nếu bạn so sánh mô hình OSI mô hình TCP/IP, bạn nhận thấy chúng có điểm giống khác (xem hình 2.13) sau đây: Giống nhau: Đều... mạng hoạt động lớp mô hình OSI gói tin qua thiết bị nh chúng qua lớp mô hình OSI Các mô hình mạng: Mô hình định nghĩa cấu trúc mạng Định nghĩa mô hình mạng bao gồm hai phần: mô hình vật lý - cách
