Tiểu luận môn Mạng và truyền số liệu

TiÓu luËn m«n: M¹ng m¸y tÝnh vµ truyÒn sè liÖu

A. MỞ ĐẦU

Trao đổi thông tin là một nhu cầu bức thiết và không thể thiếu của con

người. Mạng điện thoại ra đời đã giải quyết được phần nào nhu cầu này. Chưa

dừng lại ở đó, con người còn muốn trao đổi nhiều dạng thông tin khác như văn

bản, hình ảnh... Việc nối kết nhiều máy tính lại với nhau không nhằm ngoài

mục đích này. Hơn nữa, để tồn tại và phát triển con người phải từng bước

khám phá được thiên nhiên thông qua việc giải những bài toán rất phức tạp.

Chỉ một vài nhà khoa học và chỉ bằng những máy tính đơn lẻ làm công cụ sẽ

không thể nào xử lý và giải quyết được những bài toán phức tạp đó. Việc kết

nối các máy tính thành mạng máy tính giúp cho con người sử dụng được sức

mạnh tổng hợp của trí tuệ nhân loại cũng như sức mạnh tổng hợp của công cụ

xử lý thông tin.

Sự kết hợp của mạng máy tính với các hệ thống truyền thông đã tạo

một sự chuyển biến có tính cách mạng trong vấn đề tổ chức khai thác và sử

dụng các hệ thống máy tính. Mô hình tập trung dựa trên các máy tính lớn với

phương thức xử lý theo lô đã được thay thế bởi một mô hình tổ chức sử dụng

mới, trong đó các máy tính đơn lẻ được kết nối lại để cùng thực hiện công

việc. Một môi trường làm việc nhiều người sử dụng phân tán đã hình thành,

cho phép nâng cao hiệu quả khai thác tài nguyên chung từ những vị trí địa lý

khác nhau.

Thực ra, mạng máy tính và truyền số liệu là một lĩnh vực đã được

nghiên cứu sâu và ứng dụng mạnh mẽ. Tuy nhiên, tiểu luận được trình bày có

tính cơ bản và tổng quan. Tiểu luận chỉ nhằm tóm tắt lại những tri thức mà bản

thân đã thu nhận được qua một thời gian học tập ngắn và qua tham khảo một

số tài liệu.

Tiểu luận gồm bốn phần. Phần 1: giới thiệu một cách tổng quan về

mạng máy tính và truyền số liệu. Phần 2: giới thiệu một số loại mạng máy tính

và đưa ra một số nhận xét, đánh giá và các biện pháp cải tiến cũng như ứng

dụng cụ thể của những loại mạng này. Phần 3: giới thiệu một số chuẩn giao

thức và kiến trúc phân tầng. Phần 4: Giới thiệu ba mạng cụ thể: X25, Internet

và mạng ATM.

1

TiÓu luËn m«n: M¹ng m¸y tÝnh vµ truyÒn sè liÖu

B. NỘI DUNG

I/ Các kiến thức cơ bản về mạng máy tính và truyền dữ liệu

-Khái niệm về mạng máy tính:

Một mạng máy tính (computer network) là một tập các máy tính tự vận

hành, được kết nối lại và có khả năng trao đổi thông tin giữa chúng. Thuật ngữ

“tự vận hành” để chỉ rằng mỗi máy có thể cho các chương trình chạy trên

chúng, thuật ngữ “được kết nối” để chỉ rằng chúng có thể trao đổi thông tin

cho nhau. Các máy tính trên một mạng thường được gọi là các nút (node, host)

hoặc trạm (site). Chúng tạo ra thành phần cứng cơ bản của mạng. Ngoài ra còn

có những thành phần khác như đường truyền, card giao tiếp... dùng để nối các

nút. Thông thường thuật ngữ “host” và “node” được sử dụng để nói đến một

thiết bị đơn thuần, còn thuật ngữ “site” dùng để nói đến các thiết bị và phần

mềm chạy trên nó.

Tiểu mạng

truyền

thông

Nút chuyển

Hình 1: Mạng máy tính

-Dữ liệu và sự truyền tin:

Theo Stallings-1998, dữ liệu là các thực thể dùng để chuyển tải ý nghĩa

của đối tượng. Tín hiệu (signal) là sự mã hóa của dữ liệu dưới dạng điện hoặc

điện từ. Phát tín hiệu (signaling) là hành động gây lan truyền tín hiệu qua một

vật dẫn truyền thích hợp nào đó. Sự truyền tin (transmission) là quá trình trao

đổi dữ liệu bằng cách làm lan truyền và xử lý các tín hiệu thông qua môi

trường truyền tin.

2

TiÓu luËn m«n: M¹ng m¸y tÝnh vµ truyÒn sè liÖu

-Môi trường truyền tin:

Môi trường truyền là con đường vật lý nối giữa thiết bị phát và thiết bị

thu. Môi trường truyền ảnh hưởng trực tiếp đến đặc tính và chất lượng của dữ

liệu được truyền, nó cũng là nhân tố quan trọng quyết định giới hạn sự truyền.

Có hai loại môi trường truyền là truyền định hướng và không định hướng. Sự

liên lạc trong cả hai trường hợp này đều sử dụng sóng điện từ.

Trong trường hợp truyền có định hướng, sóng điện từ theo một con

đường vật lý như cáp đôi dây song hành, cáp đồng trục, cáp sợi quang. Đối với

môi trường truyền không định hướng sóng điện từ không theo một loại dây

dẫn nào mà truyền lan trong không khí, trong chân không hoặc qua nước biển.

-Đường truyền, kênh và dải thông:

Thiết bị trong môi trường truyền thông được nối kết qua các đường

truyền, mỗi đường truyền có thể mang một hoặc nhiều kênh (channel). Đường

truyền là một thực thể vật lý còn kênh chỉ là một thực thể logic. Đường truyền

có thể mang dữ liệu dưới dạng tín hiệu số (digital signal) hoặc tín hiệu tương

tự (analog signal). Mỗi đường truyền có một sức tải (capacity), đó là số lượng

dữ liệu có thể được truyền trên đường truyền trong một đơn vị thời gian. Sức

tải còn được gọi là dải thông (bandwidth) của kênh. Trong các kênh truyền

tương tự, dải thông được định nghĩa là hiệu số giữa tần số thấp và tần số cao

nhất có thể truyền được trên kênh trong mỗi giây (được tính bằng hertz).

Trong các đường truyền số, dải thông thường được xem là số bít có thể được

truyền trong mỗi giây (bps).

-Điều chế tín hiệu:

Nếu dữ liệu được truyền trên các kênh tương tự thì nó phải được điều

chế (modulate). Nghĩa là dữ liệu số được mã hóa thành các tín hiệu mang

tương tự (analog carrier signal) bằng cách thay đổi một hoặc nhiều đặc tính cơ

bản (biên độ, tần số và pha). Tín hiệu mang đã điều chế sẽ được truyền đến

đầu nhận, và tại đó nó lại được giải điều chế thành dạng số.

Thiết bị dùng để điều chế và giải điều chế thông dụng là MODEM.

Tín hiệu từ máy tính đến modem được modem biến đổi thành tín hiệu tương tự

để có thể đi qua mạng thoại nhờ bộ điều chế. Ở đầu vào của bộ điều chế có hai

tín hiệu là sóng mang và tín hiệu số “0’, “1”. Các tín hiệu này có vai trò như

đóng/mở để cho sóng mang đi qua bộ điều chế. Kết quả ở đầu ra của bộ điều

chế ta thu được chuỗi sóng mang ngắt quảng, đại diện cho các tín hiệu số “0”

và “1” và có thể đi qua được mạng điện thoại. Ngược lại, các tín hiệu này từ

mạng điện thoại đến modem được biến đổi thành tín hiệu số nhờ bộ giải điều

chế và đi vào máy tính. Đầu vào của bộ giải điều chế là chuỗi sóng mang ngắt

3

TiÓu luËn m«n: M¹ng m¸y tÝnh vµ truyÒn sè liÖu

quảng. Bộ giải điều chế lấy hình bao của các chuỗi sóng mang và cho lại ta

chuỗi tín hiệu số “0”, “1”.

-Các kỹ thuật điều chế cơ bản:

Sóng mang được biểu diễn là một dao động hình sin

s(t)=Asin(2ft+), trong đó A là biên độ, f là tần số giao động,  là góc pha

dao động. Ba đại lượng này đặc trưng cho sóng mang. Dựa vào ba đại lượng

này ta có ba kỹ thuật điều chế cơ bản.

+Kỹ thuật điều chế theo biên độ (Amplitude Modulation-AM, điều

biên), các tín hiệu “0” và “1” được phân biệt bởi biên độ của dao động, còn

tần số của tín hiệu là giống nhau. Kỹ thuật này dễ thực hiện nhưng cũng dễ bị

nhiễu.

+Kỹ thuật điều chế theo tần số (Frequency Modulation-FM, điều tần),

các tín hiệu “0” và “1” được phân biệt bởi tần số của dao động còn biên độ các

tín hiệu là giống nhau. Kỹ thuật này phức tạp hơn so với AM nhưng lại có tính

chống nhiễu cao.

+Kỹ thuật điều chế theo pha (Phase Modulation-PM, điều pha), các tín

hiệu “0” và “1” được phân biệt bởi pha dao động, còn biên độ và tần số của

các tín hiệu giống nhau. Kỹ thuật này cũng rất phức tạp nhưng chống được

nhiễu. Thông thường, để tăng tốc độ truyền tin ta thường kết hợp điều pha với

điều biên gọi là điều pha biên.

-Dồn kênh và tách kênh:

Để tận dụng các đường truyền có dải thông cao, người ta thường dùng

các bộ dồn/tách kênh để tập trung dữ liệu vào đường chính, nhờ đó có thể

truyền cùng một lúc được nhiều tín hiệu. Có hai kiểu dồn kênh cho phép

truyền đồng thời nhiều kênh logic trên cùng một đường truyền vật lý. Một là

chia dải thông sao cho mỗi tín hiệu được truyền ở một tần số khác nhau. Dạng

dồn kênh này được gọi là dồn kênh phân tần (frequency division multiplexing,

FDM). Một kiểu khác là chia thời gian truyền thành từng khoảng và dành

toàn bộ kênh để truyền một tín hiệu. Dạng dồn kênh này được gọi là dồn kênh

phân thời (time division multiplexing, TDM). Dồn kênh phân thời thường

được dùng nhiều hơn trong quá trình truyền dữ liệu.

Giữa hai kiểu dồn kênh để truyền dữ liệu có một ít khác biệt. Tùy vào

đặc tính đường truyền hoạt động như môi trường truyên số hay môi trường

truyền tương tự mà có thể cần đến nhiều dạng điều chế và dồn kênh khác

nhau. Điểm cơ bản cần biết nhất là các kênh với dải thông cao sẽ cung cấp khả

năng dồn nhiều tín hiệu trên cùng một đường truyền vật lý. Dĩ nhiên chi phí

cao hơn các đường truyền dải thông thấp.

4

TiÓu luËn m«n: M¹ng m¸y tÝnh vµ truyÒn sè liÖu

-Phương thức truyền tin:

Từ góc độ hệ cơ sở dữ liệu phân tán, một đặc tính khác của đường

truyền dữ liệu là chế độ hoạt động của nó. Một đường truyền có thể hoạt động

theo chế độ đơn công (simplex), bán song công (half-duplex) hoặc toàn song

công (full-duplex).

+Một đường truyền hoạt động theo chế độ đơn công tức là giữa hai

điểm chỉ có một đường truyền và chỉ truyền tín hiệu, dữ liệu theo một chiều.

Lĩnh vực ứng dụng điển hình của loại đường truyền này là kết nối đến máy in

và các bộ đọc thẻ, hệ thống thu số liệu đo lường ở các trạm khí tượng thủy

văn, các trạm vũ trụ, các ứng dụng điều khiển thời gian thực, trong đó chúng

được dùng để truyền tín hiệu từ các thiết bị hoặc các máy trạm đến các máy

tính trung tâm. Những đường truyền loại này khá rẻ, tuy nhiên nó không cung

cấp được độ linh hoạt như mong muốn.

+Đường truyền hoạt động theo chế độ bán song công tức là giữa hai

điểm có một đường truyền nhưng lại có hai hướng truyền. Tại mỗi thời điểm

chỉ có một hướng truyền được thực hiện. Quá trình truyền trước tiên sẽ tiến

hành theo một chiều, sau đó đường truyền phải “quay đầu lại” thì quá trình

truyền theo chiều ngược lại mới có thể bắt đầu. Bán song công rõ ràng linh

hoạt hơn đường truyền đơn công nhưng làm tăng thêm chi phí. Tuy nhiên có

một độ trễ đáng kể khi “quay” đường truyền lại trong các ứng dụng phân tán.

Phương thức này thường được sử dụng khi số liệu cần truyền không nhiều và

không cần thiết về tốc độ thực hiện. Phương thức này cũng được sử dụng khá

rộng rãi. Một ví dụ thuộc loại này là các mạng Ethernet, trong đó một trạm

không thể vừa nhận lại vừa truyền đồng thời.

Đường truyền hoạt động

theo chế độ toàn song công tức là giữa hai điểm có hai đường truyền và có thể

truyền tín hiệu và dữ liệu theo cả hai chiều đồng thời. Đường truyền hoạt động

theo chế độ này có chi phí cao nhất và cũng cần phần mềm phức tạp để quản

lý nhưng là môi trường linh hoạt và đảm bảo thời gian thực. Phương thức này

được sử dụng khi số liệu trao đổi nhiều và cần thiết xử lý với tốc độ cao.

-Cách truyền thông tin:

Có hai cách truyền thông tin nối tiếp là truyền dị bộ và truyền đồng bộ.

Với cách truyền dị bộ, ngoài các bít tin phải thêm các bít để nhận biết đầu ký

tự (start), cuối ký tự (stop) và kiểm tra để phát hiện lỗi đường truyền (parity).

Như vậy nếu ký tự là 8 bít thì hiệu suất đường truyền sẽ là 8/11, xấp xỉ 70%.

Điều này cho thấy hiệu suất của cách truyền dị bộ là thấp. Đối với cách truyền

đồng bộ, ngoài dung lượng bản tin còn có các từ điều khiển SYN, EOT và

CRC để kiểm tra bản tin đúng-sai. Ở đây có sự nhận biết của cả bản tin chứ

5

TiÓu luËn m«n: M¹ng m¸y tÝnh vµ truyÒn sè liÖu

không phải từng ký tự giống như cách truyền dị bộ. Nếu bản tin có 128 ký tự

thì hiệu suất đường truyền là 128/132, xấp xỉ 99,9%. Điều này cho thấy nếu

bản tin có dung lượng càng lớn thì cách truyền đồng bộ cho hiệu suất càng

cao.

-Bó dữ liệu và gói dữ liệu:

Khi truyền tải giữa các máy tính, dữ liệu thường được truyền theo từng

bó dữ liệu (frame). Thường thì giới hạn trên các kích thước bó dữ liệu phải

được thiết lập cho mỗi mạng và mỗi bó chứa dữ liệu cùng các thông tin điều

khiển như nơi đến và địa chỉ nguồn, mã kiểm lỗi cho khối... Nếu như một

thông điệp cần phải gửi từ một nút nguồn đến một nút đích nhưng không được

xếp vừa vào một bó, nó sẽ được tách ra thành nhiều bó.

Thuật ngữ gói và bó là không hoàn toàn giống nhau, chúng đề cập đến

các thực thể ở những tầng khác nhau. Cụ thể là theo hệ thống thuật ngữ

ISO/OSI, thuật ngữ gói muốn nói đến một đơn vị truyền ở tầng mạng còn bó

thì liên quan đến đơn vị truyền ở tầng liên kết dữ liệu. Từ quan điểm thực

hành, khác biệt giữa chúng thường được xem xét qua dạng thức của chúng.

Dạng thức gói chứa thông tin tiêu đề cho tầng mạng, nghĩa là thông tin chọn

đường (routing), còn một bó chỉ gồm các thông tin liên quan đến các cơ chế

khả tín của tầng liên kết dữ liệu.

-Các phương pháp chuyển mạch:

Số liệu được truyền từ người gửi đến người nhận thường thông qua

mạng truyền tin. Để có được đường đi trong mạng ta phải thực hiện các

chuyển mạch giữa các nút trong mạng. Có ba phương pháp chuyển mạch:

chuyển mạch kênh, chuyển mạch bản tin và chuyển mạch gói.

+Chuyển mạch kênh là phương pháp mà dành hẳn một kênh trong suốt

quá trình kết nối giữa bên gửi và bên nhận. Chuyển mạch kênh gồm ba giai

đoạn: kết nối, trao đổi số liệu và kết thúc. Chuyển mạch kênh có hiệu suất

không cao vì chắc chắn trong khi kết nối sẽ có lúc kênh không được sử dụng.

Hiệu suất=T (trao đổi số liệu)/[T(kết nối) + T(trao đổi số liệu)]

+Chuyển mạch bản tin: Trong kỹ thuật này không có thiết lập kết nối

mà có sự gán địa chỉ người nhận vào bản tin. Các nút mạng căn cứ vào địa chỉ

đích của bản tin để chọn nút kế tiếp. Hiệu suất bị hạn chế trong trường hợp

bản tin quá dài và bị sai phải truyền lại.

Một dạng chuyển mạch khác thường được sử dụng trong truyền thông

tin giữa các máy tính là chuyển mạch gói, trong đó một bản tin được tách nhỏ

thành nhiều gói có độ dài phụ thuộc vào chất lượng đường truyền. Các gói tin

được truyền đi độc lập. Có hai cách gửi nhận các gói: Datagram và Virtual

6

TiÓu luËn m«n: M¹ng m¸y tÝnh vµ truyÒn sè liÖu

Circuit. Các gói trong Datagram có thể đi theo các đường khác nhau. Kết quả

của việc dùng các đường đi khác nhau trên mạng đó là chúng có thể đến đích

một cách lộn xộn. Vì thế phần mềm tại nơi nhận phải có khả năng sắp xếp

chúng theo đúng thứ tự, tái tạo lại bản tin ban đầu. Các gói trong Virtual

Circuit chỉ đi theo một đường được xác lập từ lúc ban đầu.

Kỹ thuật chuyển mạch gói có nhiều ưu điểm. Trước tiên nó cho phép

sử dụng đường truyền tốt hơn bởi vì mỗi đường truyền không phải chỉ dành

riêng cho mỗi cặp thiết bị mà có thể được nhiều thiết bị dùng chung. Thứ hai

là tránh được thiết lập kết nối. Thứ ba là tính linh động trong việc tìm đường

đi để tránh tắc nghẽn. Cuối cùng là việc tách gói cho phép truyền song song

dữ liệu. Tuy nhiên, như đã trình bày ở trên, kết quả chuyển dữ liệu theo cách

này làm cho thứ tự của chúng không được bảo đảm.

II/ Phân loại mạng máy tính

Có rất nhiều cách để phân loại mạng khác nhau tùy thuộc vào yếu tố

chính được chọn để làm chỉ tiêu phân loại, chẳng hạn đó là “khoảng cách địa

lý”, “kỹ thuật chuyển mạch”, “kiến trúc mạng”, “topo mạng”...

1/ Phân loại dựa trên khoảng cách địa lý

Theo sự phân phối về mặt địa lý, các mạng có thể phân loại là mạng

diện rộng (wide area network-WAN), mạng liên vùng (metropolitan area

network-MAN) và mạng cục bộ (local area network-LAN). Sự phân biệt này

thường mang tính chất tương đối.

Một mạng diện rộng WAN là những mạng có khoảng cách đường nối

giữa hai nút từ khoảng 20 km đến vài ngàn km. Việc sử dụng các thiết bị chọn

đường (router) và các nút chuyển (switch) cho phép truyền thông tin trên

những vùng rộng lớn hơn, nhưng lại làm giảm hiệu năng.

Mạng cục bộ LAN thường là mạng truyền gói và hạn chế trong một

phạm vi địa lý thường dưới 2 km. Chúng sử dụng môi trường truyền có dải

thông cao nhưng chi phí không cao. Các môi trường truyền trong mạng LAN

là cáp đồng trục, cáp xoắn đôi hoặc cáp quang.

Mạng liên vùng MAN nằm lưng chừng giữa LAN và WAN về tầm địa

lý và thường bao phủ một thành phố hay một phần của nó. Khoảng cách giữa

các nút thường 10km. MAN có nhiều điểm tương đồng với LAN. Tuy nhiên

trong MAN do lượng người dùng nhiều hơn làm nảy sinh nhiều vấn đề mới

cần phải giải quyết như sự bình đẳng truy xuất cho mọi người dùng bất kể

khoảng cách địa lý.

2/ Phân loại dựa trên kỹ thuật chuyển mạch

7

TiÓu luËn m«n: M¹ng m¸y tÝnh vµ truyÒn sè liÖu

Nếu lấy kỹ thuật chuyển mạch làm yếu tố chính để phân loại thì ta có

mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch bản tin và mạng chuyển mạch

gói

+Mạng chuyển mạch kênh (Circuit-Switched Network): Khi hai máy

trao đổi thông tin với nhau thì giữa chúng sẽ thiết lập một kênh cố định và duy

trì cho đến khi một bên ngắt liên lạc. Các dữ liệu được truyền cố định theo

con đường đó. Nhược điểm của kỹ thuật này là tiêu tốn thời gian để thiết lập

kênh cố định giữa hai máy, hiệu suất sử dụng đường truyền không cao vì có

lúc kênh bị bỏ do cả hai bên đều hết thông tin cần truyền trong khi các máy

khác không được phép sử dụng kênh này.

S2

S3

S4

S5

A

S1

S6

B

Mạng chuyển mạch theo kênh

+Mạng chuyển mạch bản tin (Message Switch Network): Bản tin là một

đơn vị thông tin của người sử dụng có khuôn dạng được quy định trước. Mỗi

bản tin đều có chứa vùng thông tin điều khiển trong đó chỉ định rõ địa chỉ đích

của bản tin. Căn cứ vào thông tin này mà mỗi nút trung gian có thể chuyển bản

tin đến nút kế tiếp theo đường dẫn tới đích của nó. Như vậy mỗi nút cần phải

lưu trữ tạm thời để đọc thông tin điều khiển trên bản tin rồi sau đó chuyển

tiếp bản tin. Tuỳ thuộc vào điều kiện của mạng, các bản tin khác nhau có thể

được gửi đi trên con đường khác nhau.

S2

S4

8

TiÓu luËn m«n: M¹ng m¸y tÝnh vµ truyÒn sè liÖu

A

S1

S6

B

S3

S5

Mạng chuyển mạch theo bản tin

Phương pháp này có nhiều ưu điểm so với chuyển mạch kênh. Cụ thể

là: hiệu suất sử dụng đường truyền cao vì không bị chiếm dụng độc quyền mà

được phân chia cho nhiều máy, mỗi nút mạng có thể lưu trữ bản tin cho tới khi

kênh truyền rỗi mới gửi bản tin đi do đó giảm được tình trạng tắc nghẽn mạng,

có thể điều khiển việc truyền tin bằng cách sắp xếp độ ưu tiên cho các bản tin,

có thể tăng hiệu suất sử dụng giải thông của mạng bằng cách gán địa chỉ

quảng bá để gửi bản tin đồng thời đến nhiều đích. Tuy nhiên do nó không hạn

chế kích thước của các bản tin nên có thể dẫn đến phí tổn lưu trử tạm thời cao

và ảnh hưởng đến thời gian đáp và chất lượng truyền đi.

+Mạng chuyển mạch gói (Packet-Switched Network), mỗi bản tin được

chia thành nhiều phần nhỏ hơn gọi là các gói tin có khuôn dạng quy định

trước. Mỗi gói tin cũng chứa các thông tin điều khiển, trong đó có địa chỉ

người gửi và người nhận của gói tin. Các gói tin thuộc về một bản tin nào đó

có thể được gửi đi qua mạng để tới đích bằng nhiều con đường khác nhau

S2

S4

A

S1

S6

B

S3

S5

Mạng chuyển mạch theo gói

Chuyển mạch bản tin và chuyển mạch gói gần giống nhau. Điểm khác

biệt là gói tin được giới hạn kích thước tối đa sao cho các nút mạng có thể xử

lý toàn bộ gói tin trong bộ nhớ mà không cần phải lưu trử tạm thời trên đĩa. Vì

vậy mạng chuyển mạch gói qua mạng nhanh hơn và hiệu quả hơn so với

chuyển mạch bản tin. Nhược điểm của kỹ thuật này là khó khăn trong việc tập

hợp các gói tin để tạo lại bản tin ban đầu của người sử dụng, đặc biệt khi gói

tin truyền theo nhiều đường khác nhau. Cần phải cài đặt cơ chế đánh dấu gói

9

TiÓu luËn m«n: M¹ng m¸y tÝnh vµ truyÒn sè liÖu

tin và phục hồi các gói tin bị thất lạc hoặc truyền bị lỗi cho các nút mạng. Do

ưu điểm về hiệu suất nên mạng chuyển mạch gói được sử dụng rộng rãi hơn

mạng chuyển mạch bản tin.

3/ Phân loại dựa trên Topo mạng

Topo mạng là cách nối các máy tính trên một mạng lại với nhau. Một

số kiểu thông dụng là mạng hình sao (star), mạng vòng (ring), mạng bus,

mạng thảm (meshed) và mạng vô định hình (irregular).

+Trong các mạng hình sao, tất cả các máy tính đều được nối với một

máy tính trung tâm. Máy tính trung tâm điều phối việc truyền dữ liệu trên

mạng. Vì vậy nếu hai máy tính muốn trao đổi với nhau, chúng phải thông qua

máy tính trung tâm. Bởi vì mỗi máy tính đều có đường truyền riêng với máy

tính trung tâm nên cần phải có một thỏa thuận giữa các máy tính “vệ tinh” và

máy tính trung tâm khi chúng muốn trao đổi.

Máy

trạm

Máy điều

khiển trung

tâm

Mô hình mạng hình sao

Loại mạng này thông thường được dùng trong các tổ chức có nhiều chi

nhánh nằm ở nhiều vùng khác nhau, máy tính trung tâm được đặt tại văn

phòng chính hoặc tại trung tâm vùng. Trong trường hợp này việc xử lý cục bộ

được thực hiện tại mỗi nút và dữ liệu cuối cùng sẽ được truyền đến máy trung

tâm. Khuyết điểm của mạng hình sao là độ tin cậy thấp, vì giao tiếp giữa hai

máy tính phụ thuộc vào máy tính trung tâm nên nếu một sự cố tại nút này sẽ

làm cho việc truyền trên mạng bị ngừng hoàn toàn. Hơn nữa vì phải điều phối

10

TiÓu luËn m«n: M¹ng m¸y tÝnh vµ truyÒn sè liÖu

việc giao tiếp toàn mạng nên tải trọng trên máy trung tâm quá lớn. Vì thế

người ta thường dùng một trạm trung tâm mạnh hơn các máy tính vệ tinh. Do

những khuyết điểm này, mạng này thường chỉ được dùng khi lượng dữ liệu

cần truyền giữa các máy vệ tinh không cao.

+Trong mạng vòng, các máy tính được nối với đường truyền có dạng

một vòng khép kín. Truyền dữ liệu quanh vòng thường theo một chiều, và mỗi

trạm đóng vai trò là một bộ chuyển tiếp (repeater). Khi nhận được một thông

điệp, nó kiểm tra địa chỉ, sao chép thông điệp đó nếu là thông điệp được gửi

cho nó rồi truyền thông điệp đi tiếp.

Mạng vòng

Việc điều khiển truyền tin trên mạng vòng thường được thực hiện

bằng thẻ điều khiển (control token). Trong kiểu đơn giản nhất, một thẻ (token)

là một bít chỉ ra rằng mạng hiện đang rảnh (free) hoặc đang được dùng (busy).

Thẻ này được chuyển xoay vòng trên mạng. Mỗi trạm khi muốn truyền thông

điệp phải đợi đến khi thẻ được truyền đến. Khi đó trạm sẽ kiểm tra bít của thẻ

để xem free hay busy. Nếu mạng rãnh, trạm sẽ thay đổi mẫu bít thành busy,

chỉ ra rằng mạng đang được dùng rồi đặt các thông điệp vào đường truyền.

Thông điệp sẽ được chuyển xoay vòng rồi trở về trạm gửi. Bít thẻ được đổi lại

thành free và thẻ sẽ được gửi đến trạm kế tiếp.

Các mạng chỉ có một môi trường truyền kiểu vòng thì có độ tin cậy

thấp, đơn giản là vì đường nối chỉ cần bị cắt đứt tại một điểm nào đó là có thể

làm ngừng toàn bộ hoạt động của mạng. Để có độ tin cậy cao hơn, người ta có

thể sử dụng mạng hai vòng. Trong một mạng như thế, sự cố tại một điểm nối

không làm mất khả năng truy xuất đến phần còn lại của mạng bởi vì có thể

truyền tắt qua trạm bị hư bằng cách chuyển đường truyền sang vòng thứ hai.

Một thể thức khác nhằm đảm bảo độ tin cậy là sử dụng một nút chuyển mạch

trung tâm (central switch). Các nối kết giữa các trạm được thực hiện qua

trung tâm chuyển mạch dù hoạt động của mạng có thể ở dạng xoay vòng. Nếu

một trạm bị sự cố, hoặc nếu đường nối bị đứt liên lạc thì dễ dàng đi tắt qua

phân mạng đó thông qua nút chuyển mạch. Kiến trúc này đã được phát triển

11

TiÓu luËn m«n: M¹ng m¸y tÝnh vµ truyÒn sè liÖu

tại phòng thí nghiệm của IBM tại Zurich và được cài đặt trên mạng LAN

token ring của IBM

+Một loại topo mạng thông dụng khác là mạng bus, trong đó có một

kênh chung để truyền dữ liệu, các máy tính và các thiết bị đầu cuối sẽ được

gắn vào đó. Ở kiểu mạng này, việc điều khiển truy xuất đường truyền được

thực hiện bằng hai cách chính. Một là phương pháp CSMA (carrier sense

multiple access) và phương pháp CSMA/CD (carrier sense multiple access

with collision detection). Ngoài hai phương pháp cơ bản này, bus cũng có thể

được điều khiển bằng thẻ, khi đó mạng bus cũng được xem như có một vòng

logic.

Node 1

Node 2

Node 3

Mô hình mạng bus

Cơ chế kiểm soát bus kiểu CSMA có thể được mô tả là lược đồ “lắng

nghe trước khi truyền”. Điểm cơ bản đó là mỗi trạm sẽ liên tục lắng nghe mọi

diễn biến xảy ra trên kênh chung. Khi có một thông điệp được gửi đi trạm sẽ

kiểm tra phần header của thông điệp xem có phải gửi cho nó hay không, rồi

thực hiện một hành động thích hợp. Nếu nó muốn truyền, nó sẽ chờ cho đến

khi phát hiện ra không còn hoạt động nào xảy ra trên kênh chung rồi mới đặt

thông điệp của nó lên mạng. Có một số biến thể của lược đồ cơ bản này. Một

phiên bản gọi là CSMA cơ bản, chỉ truyền nếu kênh rảnh. Nếu kênh đang

bận, nó sẽ chờ. Một phiên bản thứ hai là CSMA không kiên nhẫn

(nonpersistent CSMA) chỉ truyền nếu kênh rảnh. Tuy nhiên nếu kênh đang

bận, nó sẽ chờ một khoảng thời gian nào đó trước khi thử lại. Một phiên bản

thứ ba là

t-persistent CSMA sử dụng các gói và thời gian khoảng có

kích thước cố định, đồng bộ hóa việc truyền các gói với các thời gian khoảng.

Nếu một trạm muốn truyền một thông điệp và kênh hiện đang rảnh, nó sẽ

truyền với một xác suất tiền định t và sẽ hoãn lại vào thời khoảng kế tiếp với

xác suất 1-t.

Ngược lại, cơ chế điều khiển bus CSMA/CD có thể được mô tả là lược

đồ “lắng nghe trong khi truyền”. Các trạm đóng vai trò giống như trong lược

12

TiÓu luËn m«n: M¹ng m¸y tÝnh vµ truyÒn sè liÖu

đồ CSMA, ngoại trừ chúng tiếp tục lắng nghe trên kênh chung sau khi đã

truyền thông điệp đi. Mục đích của việc lắng nghe trong khi truyền là phát

hiện xem có tương tranh hay không. Khi phát hiện ra tương tranh, các trạm sẽ

hủy bỏ cuộc truyền, đợi một khoảng thời gian rồi truyền lại thông điệp. Lược

đồ CSMA/CD cơ bản được dùng trong các mạng cục bộ Ethernet.

+Một lược đồ khác là nối kết đầy đủ, trong đó mỗi nút đều được nối

với tất cả các nút khác. Một cấu trúc như thế rõ ràng là cung cấp được độ tin

cậy cao hơn và khả năng hoạt động tốt hơn những cấu trúc đã nói ở trên. Tuy

nhiên nó cũng là cấu trúc có chi phí cao nhất. Lược đồ nối kết đầy đủ như thế

là không thực tế. Ngay cả với số lượng máy tính trên mạng khá ít, số nối kết

cũng là rất lớn.

Mô hình mạng thảm (cấu trúc kết nối đầy đủ)

Các mạng truyền thông thường có các đường nối vô định. Nghĩa là các

đường nối không có tính hệ thống cũng không tuân theo một khuôn mẫu nào.

Chúng ta có thể gặp một nút chỉ nối với một nút khác và cả những nút nối với

nhiều nút khác. Các nối kết giữa các máy tính trên Internet thuộc loại này.

4/ Phân loại mạng dựa trên lược đồ truyền dữ liệu

Theo các lược đồ truyền thông vật lý được dùng, các mạng có thể

thuộc loại điểm-điểm (point-to-point) hoặc quảng bá (broadcast).

+Trong các mạng điểm-điểm, ta dùng một hoặc nhiều đường nối giữa

mỗi cặp nút. Có thể là không có một đường nối trực tiếp giữa mỗi cặp những

thường là một số đường nối gián tiếp. Việc truyền thông luôn được thực hiện

giữa hai nút, bên nhận và bên gửi được xác định bằng địa chỉ có trong phần

header của bó dữ liệu. Truyền dữ liệu từ bên gửi đến bên nhận đi theo một

hoặc nhiều đường giữa chúng, một số đường có thể phải đi ngang qua một số

nút khác. Các nút trung gian sẽ kiểm tra địa chỉ đích trong phần header và nếu

không phải là địa chỉ của nó thì phải chuyển cho nút nằm kế cận. Hành động

13

TiÓu luËn m«n: M¹ng m¸y tÝnh vµ truyÒn sè liÖu

này được gọi là chuyển mạch (switching). Môi trường truyền cơ sở cho mạng

điểm-điểm là cáp đồng trục hoặc cáp quang.

+Trong các mạng quảng bá, người ta dùng một kênh truyền chung cho

tất cả các nút trong mạng. Các bó dữ liệu được truyền qua kênh chung này và

như thế tất cả các nút đều nhận được. Mỗi nút sẽ kiểm tra địa chỉ bên nhận

trong phần header và nếu bó dữ liệu không gửi cho nó, nó sẽ bỏ qua. Một

rường hợp đặc biệt của mạng quảng bá là mạng đa tán (multicast), trong đó

thông điệp được gửi đến một tập con các nút trong mạng. Địa chỉ bên nhận

được mã hóa bằng một cách nào đó để có thể chỉ ra những nút nào là bên

nhận.

Mạng quảng bá nói chung đều dùng sóng radio hoặc vệ tinh. Trong

trường hợp truyền qua vệ tinh, mỗi vị trí phát tín hiệu truyền của nó đến vệ

tinh rồi tín hiệu đó được phát trả lại ở một tần số khác. Mỗi vị trí trên mạng

đều lắng nghe tần số nhận và phải bỏ qua thông điệp không được gửi cho nó.

Một ví dụ mạng có sử dụng kỹ thuật này là mạng SATNET. Truyền bằng sóng

viba là một cách truyền dữ liệu thông dụng khác, có thể qua vệ tinh hoặc trên

mặt đất. Các đường truyền bằng sóng viba hiện là thành phần chủ yếu của

mạng điện thoại trong phần lớn các quốc gia. Một thí dụ về mạng dùng sóng

viba vệ tính để truyền dữ liệu là hệ thống ALOHA.

Ưu điểm của mạng quảng bá là chúng ta dễ dàng phát hiện lỗi, và các

thông điệp có thể đến được nhiều vị trí hơn so với kiểu điểm-điểm. Ngược lại,

do mỗi trạm đều lắng nghe các thông điệp trên mạng nên tính an ninh khó duy

trì hơn so với kiểm điểm-điểm.

III/ Các chuẩn giao thức và kiến trúc phân tầng

Thiết lập các đường nối vật lý giữa hai máy tính chưa đủ để chúng giao

tiếp được với nhau. Để truyền thông tin hiệu quả, tin cậy và không có lỗi giữa

hai máy tính đòi hỏi phải cài đặt các hệ thống phần mềm thích hợp và thường

được gọi là giao thức (protocol). Tính chất phức tạp của những giao thức này

đều khác nhau giữa các mạng WAN, MAN, LAN

Mạng WAN thường phải điều chỉnh thiết bị được sản xuất từ nhiều nhà

sản xuất khác nhau. Điều này đòi hỏi môi trường truyền phải có khả năng xử

lý tính đa chủng của các thiết bị và cách nối kết. Các thiết bị có thể khác nhau

về tốc độ, độ rộng từ nhớ, lược đồ mã hóa được dùng để biểu diễn thông tin

hoặc các chuẩn khác. Vì thế các mạng WAN có nhu cầu về giao thức cấp thiết

hơn. Giao thức cho WAN được biết rộng rãi nhất là kiến trúc giao kết các hệ

thống mở của tổ chức tiêu chuẩn quốc tế và thường gọi là kiến trúc ISO/OSI

14

TiÓu luËn m«n: M¹ng m¸y tÝnh vµ truyÒn sè liÖu

Kiến trúc ISO/OSI mô tả rằng cần xây dựng mạng máy tính theo kiểu

phân tầng. Giữa các tầng của một nút cần định nghĩa rõ ràng các giao diện

dùng để trao đổi thông tin giữa các tầng phần mềm và phần cứng. Giữa các

tầng tương ứng của các trạm khác nhau, các giao thức được định nghĩa và đặc

tả cách trình bày thông điệp được gửi qua lại giữa hai trạm. Kiến trúc ISO/OSI

được thể hiện như hình dưới đây.

Node A

Node B

Giao thức tầng ứng dụng

Giao thức tầng trình diễn

Giao thức tầng phiên

Application

ứng dụng

Presentation

Session

Trình diễn

Phiên

Giao thức tầng giao vận

Giao thức tầng mạng

Transport

Network

Datalink

Physical

Giao vận

Mạng

Giao thức tầng liên kết DL

Giao thức tầng vật lý

Liên kết DL

Vật lý

Đường truyền vật lý

Mô hình OSI 7 tầng

Ba tầng thấp nhất tạo ra tiểu mạng truyền thông (communication

subnet). Tiểu mạng truyền thông chịu trách nhiệm cung cấp độ tin cậy vật lý

cho việc truyền thông tin giữa hai trạm.

Tầng vật lý: liên quan đến nhiệm vụ truyền dòng bít không có cấu trúc

qua đường truyền vật lý, truy nhập đường truyền vật lý nhờ các phương tiện

cơ, điện.

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

kết vật lý đảm bảo tin cậy như gửi các khối dữ liệu với các cơ chế đồng bộ

hóa, kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu cần thiết.

Tầng mạng: thực hiện việc chọn đường 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 mút; thực

hiện cả việc kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu giữa hai đầu mút; có thể

thực hiện ghép kênh, cắt/hợp dữ liệu nếu cần.

15

TiÓu luËn m«n: M¹ng m¸y tÝnh vµ truyÒn sè liÖu

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

dung; thiết lập, duy trì, đồng bộ hóa và hủy bỏ các phiên truyền thông giữa các

ứng dụng.

Tầng trình diễn: Chuyển đổi cú pháp dữ liệu để đáp ứng yêu cầu truyền

dữ liệu của các ứng dụng qua môi trường OSI.

Tầng ứng dụng: Cung cấp các phương tiện để người sử dụng có thể truy

nhập được vào môi trường OSI, đồng thời cung cấp các dịch vụ thông tin phân

tán.

Một chồng giao thức WAN thông dụng khác là TCP/IP. Ý tưởng tổng

quát giống như ISO/OSI nhưng chỉ có năm tầng. Mối liên hệ giữa các giao

thức ISO/OSI và TCP/IP được mô tả trong hình dưới đây. Một khác biệt quan

trọng giữa hai chồng giao thức này là tất cả các tầng của ISO/OSI đều được

định nghĩa rõ còn trong TCP/IP, tầng host-to-network không được đặc tả.

Tầng

OSI

TCP/IP

7

6

5

4

3

2

1

Application

Presentation

Session

Application

Không hiển

diện trong

mô hình

Transport

Network

Transport

Internet

Data Link

Physical

Host-to-network

So sánh giữa TCP/IP và ISO/OSI

Kết nối mạng trong mạng cục bộ dường như đơn giản hơn trong mạng

WAN bởi vì chúng ta thường chỉ phải quan tâm đến ba tầng thấp nhất trong

chồng giao thức, hơn nữa trong LAN các thiết bị mạng thường đồng chủng

hơn. Tuy nhiên như chúng ta sẽ thấy, việc truyền thông trong LAN cũng phải

có sự điều hoạt tại tất cả các tầng mạng và cũng thường được thực hiện bằng

các giao thức TCP/IP.

Việc tiêu chuẩn hóa trong lĩnh vực này được dẫn đầu bởi IEEE, đặc

biệt là ủy ban Commitee No. 802. Ủy ban này đã thiết lập một chuẩn gồm hai

hoặc ba tầng. Các yêu cầu cơ bản của chuẩn IEEE 802 là LAN được thiết kế

cho các ứng dụng trong ngành công nghiệp nhẹ và thương mại, và bảo đảm

một độ tin cậy hợp lý, dữ liệu được truyền với khoảng cách 2 km có tốc độ từ

1-10Mbps. Những đặc tả chỉ ra rằng các mạng được phát triển theo như chuẩn

này không được dùng trong các ứng dụng của ngành công nghiệp nặng, chẳng

16

TiÓu luËn m«n: M¹ng m¸y tÝnh vµ truyÒn sè liÖu

hạn như trong việc điều khiển thời gian thực. Chuẩn IEEE 802 yêu cầu rằng

các giao thức này cho phép giao tiếp ngang hàng. Đặc tả đã loại bỏ các mạng

hình sao mà trong đó có một nút trung tâm kiểm soát và điều khiển các truy

xuất trên kênh truyền. Ba tầng của chuẩn IEEE 802 là tầng vật lý, tầng điều

khiển truy xuất đường truyền và tầng điều khiển nối logic. Cấu trúc và mối

liên hệ của chúng được thể hiện ở hình dưới đây. TCP/IP cũng rất thông dụng

trong các mạng LAN, trong trường hợp đó các tầng TCP/IP được chạy bên

trên các tầng IEEE 802.

OSI

Application

Presentation

Session

Transport

Network

Data Link

Physical

Điểm truy xuất dịch vụ

Logical link control

Medium access control

Physical

Mối liên hệ giữa ISO/OSI và IEEE

Để cho phép nó bao quát được nhiều loại sản phẩm có mặt trên thị

trường, chuẩn mạng cục bộ 802 thực sự là một số chuẩn chứ không phải là

một chuẩn duy nhất. Lúc ban đầu, nó được đặc tả để hổ trợ ba cơ chế ở mức

điều khiển truy xuất đường truyền: cơ chế SMA/CD, token ring và cơ chế truy

xuất thẻ cho các mạng bus. Công nghệ dây dẫn cho cáp xoắn đôi và cáp đồng

trục hỗ trợ các tốc độ trong khoảng 1-10Mbps. Tuy nhiên các mạng LAN hiện

nay hoạt động ở các tốc độ cao hơn so với dặc tả trong IEEE 802. Các mạng

FDDI dùng cáp quang cũng như mạng Ethernet hoạt tác với tốc độ 100Mbps.

Vì thế giao thức 802 hiện giờ đã được điều chỉnh tích hợp với FDDI cũng như

giao thức MAN DQDB. Cũng đã có nhiều đề xuất hỗ trợ các chuẩn LAN dải

rộng như ATM. Cũng cấn chú ý rằng phần lớn các mạng LAN hiện nay đều

dùng hỗ trợ giao thức TCP/IP.

IV/ Một số mạng cụ thể.

1/ Mạng X25

1.1/ Đặc trưng của mạng X25

Mạng X25 là mạng chuyển mạch gói công cộng được đưa ra từ năm

1976. Nó được thiết kế cho hệ truyền số liệu không phải là tiếng nói. Mạng

X25 sử dụng kỹ thuật STDM (Synchronous Time Division Multiplex). Mạng

17

TiÓu luËn m«n: M¹ng m¸y tÝnh vµ truyÒn sè liÖu

X25 xác định giao tiếp giữa người sử dụng (DTE) và nút mạng (DCE). Hai

DTE muốn trao đổi thông tin với nhau phải kết nối với DCE để thâm nhập vào

mạng. Khi đó mạng sẽ quản lý truyền tin giữa các DCE. X25 điều chỉnh thông

lượng giữa DTE-DCE ở mỗi đầu nút mạng.

Mạng X25 có 3 mức:

Mức 1 (Tầng vật lý): xét các chuẩn ghép nối về cơ, điện, các chân tín

hiệu, thủ tục giao tiếp giữa DTE và DCE. Đây chính là chuẩn X21-bis (RS-

232C) cho tín hiệu analog và chuẩn X21 cho tín hiệu digital.

Mức 2 (Tầng liên kết dữ liệu): đảm bảo truyền tin cậy giữa DTE và

DCE. Nó sử dụng giao thức LAB-B, một phần của giao thức HDLC (High

level data link control)

Mức 3 (Tầng mạng): quản lý ghép nối giữa hai DTE ở hai đầu nút

mạng. Có hai dạng nối là mạng ảo kênh thoại và mạng ảo cố định. X25 mức

này còn được gọi là X25-PLP (packet level protocol), đó là giao thức có kết

nối. Điều này giống như IP của Internet.

1.2/ Kiến trúc mạng X25

Lớp

7

OSI

X25

X400, FTP

ASN-1

Application-ứng dụng

Presentation-Trình diễn

Session-Phiên

6

5

PAD

4

Transport-Giao vận

Network-Mạng

End-To-End

X25-PLP

HDLC/LAP-B

X21 bis/X21

3

2

Data Link-Liên kết dữ liệu

Physical-Vật lý

1

So với mô hình 7 mức của OSI, Lớp ứng dụng tương ứng với dịch vụ

thư tín điện tử (X400) và truyền tệp (FTP). Lớp trình diễn tương ứng với

ASN-1 (Abstract Syntax Notation-1). Lớp phiên tương ứng với PAD (Packet

Assembler Disassembler) để gộp các ký tự ở C-DTE (thiết bị đầu cuối) thành

các gói tin khi phát, và tách gói tin thành các ký tự cho C_DTE khi thu. Lớp

giao vận chỉ là lớp tượng trưng “end-to-end” vì lớp mạng với X25-PLP đã

đảm bảo chất lương dịch vụ. Nhưng chính điều này đã làm cho mạng X25

hiệu suất không cao vì đi qua các nút mạng phải kiểm soát đầy đủ.

2/ Mạng Internet

2.1/ Đặc trưng của mạng Internet

Mạng Internet là một từ được dùng để chỉ đến một mạng máy tính toàn

cầu. Thực sự đó là sự liên hiệp đa chủng của nhiều mạng, mỗi mạng có các

18

TiÓu luËn m«n: M¹ng m¸y tÝnh vµ truyÒn sè liÖu

đặc tính và giao thức riêng. Nối kết vào Internet là tự nguyện và hầu như

không có một tổ chức nào điều khiển hoặc áp đặt các chiến lược và chỉ dẫn

việc trao đổi thông tin trên các mạng này.

Số nút kết nối vào Internet tăng lên rất nhanh. Động lực cho sự phát

triển nhanh của mạng Internet là sự chấp nhận giao thức TCP/IP làm giao thức

chính. TCP/IP hiện đã được đưa vào hầu hết các hệ điều hành, tạo dễ dàng cho

việc kết nối Internet vì nó thích hợp với nhiều giao thức

Mạng Internet đã đặt ra nhiều thách thức mới, đặc biệt là do tính đa

chủng của các thiết bị và các mạng tham gia. Đặc trưng của mạng Internet là

cấu trúc quản lý phi tập trung, thiếu tính an ninh, và nhiều dịch vụ phân tán

được cung cấp bởi người dùng và các công ty có kết nối vào Internet. Tuy

nhiên đặc trưng chính của mạng Internet là tất cả các máy tính có kết nối vào

nó đều hỗ trợ cùng một bộ giao thức ở tầng mạng và giao thức TCP/IP hiện đã

được hầu hết mọi hệ điều hành cung cấp.

2.2/ Kiến trúc mạng Internet

Lớp

7

OSI

Internet

Application-ứng dụng

Presentation-Trình diễn

Session-Phiên

SMTP, Telnet, FTP

6

5

4

Transport-Giao vận

Network-Mạng

TCP, UDP

IP

3

2

Data Link-Liên kết dữ liệu

Physical-Vật lý

Network Interface

Hardware

1

So với mô hình 7 mức OSI, ba tầng xử lý (5,6,7) được ghép thành một

tầng ứng dụng SMTP, Telnet, FTP... Tầng giao vận tương ứng với TCP, UDP.

Tầng mạng tương ứng với IP. Tầng liên kết dữ liệu tương ứng với Network

Interface-giao diện ghép nối mạng, gồm LLC và MAC. Tầng vật lý tương ứng

với Hardware.

Giao thức TCP/IP nâng cao hiệu suất mạng Internet so với mạng X25.

Việc kiểm soát gói tin qua các nút mạng với IP không bị cồng kềnh như X25-

PLP, sau đó được rà soát lại bởi TCP để đảm bảo chất lượng dịch vụ cuối

cùng.

3/ Mạng dải rộng

3.1/ Đặc trưng

Các mạng dải rộng được thiết kế để đáp ứng nhu cầu truyền tải các

dạng dữ liệu khác ngoài dữ liệu số như hình ảnh, video hoặc âm thanh với các

19

TiÓu luËn m«n: M¹ng m¸y tÝnh vµ truyÒn sè liÖu

yêu cầu phân phối theo thời gian thực và những hình ảnh tỉnh với yêu cầu dải

rộng đủ lớn trong một môi trường mạng duy nhất. Công nghệ mạng dải rộng

thông dụng nhất hiện nay là ATM (Asynchronous Transfer Mode). Mạng

ATM dã được phát triển cho những ứng dụng WAN và LAN.

Các đặc trưng nhận diện của mạng ATM là truyền dẫn với tốc độ cao

155Mbps, có thể đạt 622Mbps trong tương lai. Đó là phương thức truyền tải

không đồng bộ, cho phép sử dụng hữu hiệu hơn dải thông sẵn có bằng cách

chỉ phân cửa sổ thời gian cho các kênh có số liệu trao đổi, có khả năng mang

nhiều dòng dữ liệu với các đặc tính khác nhau, khả năng thỏa thuận về một

mức chất lượng dịch vụ và có thể dành đủ tài nguyên mạng để đáp ứng được

mức chất lượng này.

ATM là mạng chuyển mạch gói với các nút chuyển có mục đích đặc

biệt được nối lại bằng các đường cáp quang. Các gói có chiều dài 53 byte

trong đó 5 byte tiêu đề và 48 byte dữ liệu (gọi là tế bào thông tin), Như vậy,

thời gian xử lý đơn vị số liệu ở các nút là nhỏ và xác định.

ATM kết hợp giữa phương pháp chuyển mạch kênh và chuyển mạch

gói nhờ các kênh ảo. Như vậy thuận lợi cho các dòng tế bào từ nguồn tới đích

theo thứ tự, và số bít cho VPI/VCI cũng nhỏ so với địa chỉ đầy đủ.

Công nghệ ATM tương ứng với tầng vật lý của chồng giao thức

ISO/OSI và TCP/IP nên có một tầng thích ứng ATM (ATM Adaptation Layer-

AAL) để điều chỉnh các khác biệt giữa công nghệ ATM và các công nghệ

mạng truyền thống đã được xây dựng cho các tầng giao thức bên trên. AAL

chịu trách nhiệm xử lý các tế bào bị thất lạc và bị phân phối sai, chọn thời gian

khôi phục, tách các bó dữ liệu từ các tầng giao thức bên trên thành các tế bào

ATM ở nguồn và tái hợp lại ở đích. Công việc chọn đường và dồn/tách kênh

các tế bào được thực hiện bởi tầng ATM bằng cách dùng các nút chuyển ATM

Các mạng dải rộng hiện nay hoạt tác với tốc độ khoảng 155Mbps. Có

nhiều hệ thống ATM thử nghiệm cho WAN đang hoạt động và nhiều mạng

LAN ATM đã được phát triển. Khả năng mang nhiều loại dữ liệu ở tốc độ rất

cao và cơ hội liên kết mạng với công nghệ khác đã thu hút nhiều sự quan tâm

đối với công nghệ này.

3.2/ Kiến trúc mạng ATM

OSI layer

3/4

ATM layer

ALL

ATM sublayer

CS

SAR

2/3

ATM

20

TiÓu luËn m«n: M¹ng m¸y tÝnh vµ truyÒn sè liÖu

2

1

Physical

TC

PMD

Lớp AAL là lớp phối hợp với ATM cung cấp các dịch vụ và chuyển

giao dữ liệu giữa máy tính và tầng ATM. Tùy theo đặc điểm của dịch vụ mà

người ta phân chia AAL thành các loại AAL1, AAL2, AAL3/4, AAL5.

Lớp con CS tiếp nhận dòng bít từ các dịch vụ tạo dòng bít thích ứng với

các lớp dịch vụ AAL1, AAL2, AAL3/4, AAL5. Các chức năng cơ bản như: xử

lý các giá trị trễ tế bào, xử lý các tế bào bị mất hoặc chèn nhầm, khôi phục tín

hiệu đồng bộ sử dụng SRTS, sửa lỗi FEC để đảm bảo chất lượng dịch vụ cao

cho video và audio, truyền các thông tin về cấu trúc dữ liệu giữa nguồn và

đích trong trường hợp dữ liệu được truyền có dạng cấu trúc.

Lớp con SAR tạo thành các payload cho tế bào ATM từ CS-PDU

Lớp ATM tạo header cho tế bào ATM (như VCI, VPI và các tham số

khác), sau đó chuyển tế bào ATM xuống tầng vật lý. Ngoài ra nó còn có chức

năng ghép kênh/phân kênh và thực hiện các yêu cầu của AAL type và Physical

medium.

Lớp vật lý nhận tế bào ATM từ tầng ATM và tạo ra dòng bít phù hợp

với kênh vật lý sau đó phát đến nút tiếp theo của mạng ATM. Đối với nút

nhận, lớp vật lý giao dòng bít đến tầng ATM, rút ra tế bào ATM và chuyển

cho AAL. AAL gộp các payload của các tế bào lại và giao cho người sử dụng.

Lớp con hội thu truyền (Transmission Convergence-TC): Thêm vào

hoặc lấy ra các tế bào trống (khi không có tế bào chứa thông tin hữu ích, tế

bào không xác định hoặc tế bào ở mức vật lý thì tế bào trống được truyền lên

các đường truyền để đảm bảo dòng tốc độ tế bào phù hợp với tốc độ truyền

dẫn của đường truyền). Tạo và kiểm tra mã HEC (Header Error Control). Biến

đổi dòng tế bào thành các khung truyền dẫn, phát và khôi phục các khung

truyền dẫn.

Lớp con đường truyền vật lý (Physical medium-PM) là lớp thấp nhất,

nó cung cấp khả năng truyền dẫn bít, mã hóa dòng bít theo mã đường truyền,

đồng bộ bít. Như vậy trong lớp vật lý có hai lớp con là PM và TC. Trong đó

PM có nhiệm vụ truyền tải các bít từ điểm này sang điểm khác còn TC có

nhiệm vụ truyền tải tế bào từ nguồn tới đích.

Ta có thể vẽ mô hình kiến trúc phân tầng của mạng ATM như sau:

User

Mạng ATM

User

21

TiÓu luËn m«n: M¹ng m¸y tÝnh vµ truyÒn sè liÖu

ULP

AAL

ULP

AAL

ATM

Physical

C. KẾT LUẬN

22

TiÓu luËn m«n: M¹ng m¸y tÝnh vµ truyÒn sè liÖu

Mạng máy tính ngày nay đã trở thành một lĩnh vực nghiên cứu phát

triển và ứng dụng cốt lõi của công nghệ thông tin, bao gồm rất nhiều vấn đề,

từ kiến trúc đến các nguyên lý thiết kế, cài đặt và các mô hình ứng dụng.

Mạng máy tính và truyền dữ liệu là một lĩnh vực đã được nghiên cứu

sâu và ứng dụng mạnh mẽ trong thực tế cuộc sống. Tuy nhiên, tiểu luận được

trình bày có tính cơ bản và tổng quan. Đây chỉ là tóm tắt những tri thức mà

bản thân đã thu nhận được qua một thời gian học tập ngắn và qua tham khảo

một số tài liệu. Tiểu luận đã tóm tắt được những kiến thức cơ bản về mạng và

truyền số liệu như khái nhiệm về mạng, dữ liệu, truyền tin, môi trường truyền

tin, kỹ thuật dồn/tách kênh, kỹ thuật chuyển mạch... Tiểu luận đã đưa ra được

một số đánh giá và nhận xét ưu nhược điểm của một số dạng mạng thông qua

phần phân loại mạng. Cuối cùng tiểu luận cũng đã lấy được ba ví dụ cụ thể

của ba mạng và nêu lên đặc trưng và kiến trúc của ba mạng đó. Trong tiểu

luận chưa đề cập kỹ về giao thức bởi vì phần này liên quan rất nhiều đến các

tầng của mô hình kiến trúc.

Lời kết:

Để hoàn thành được tiểu luận này, ngoài sự nỗ lực và cố gắng của bản

thân, tác giả đã nhận được sự giúp đỡ qúy báu của Quý Thầy GS.TS Nguyễn

Gia Hiểu. Là một học viên chuyên ngành Tin học và dù rất tâm đắc với đề tài

đang nghiên cứu nhưng với thời gian có hạn và khối lượng kiến thức của bản

thân còn ít ỏi nên chắc chắn tiểu luận không tránh khỏi những hạn chế trong

việc tiếp cận, nghiên cứu và trình bày. Tôi xin kính trọng cảm ơn sự giúp đỡ

quý báu của Quý Thầy và mong được đón nhận từ Quý Thầy sự góp ý để bản

thân tôi có được hiểu biết đúng hơn đối với vấn đề đang nghiên cứu đồng thời

mong được sự lượng thứ cho những sơ suất trong tiểu luận này.

23

TiÓu luËn m«n: M¹ng m¸y tÝnh vµ truyÒn sè liÖu

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1/ Nguyễn Gia Hiểu-Mạng máy tính-NXB Thống kê

2/ Nguyễn Thúc Hải-Mạng máy tính và các hệ thống mở-NXB GD-1997

3/ M. Tamer Ozsu and Patrick Valduriez-Principles of Distributed Database

System-1991

24

TiÓu luËn m«n: M¹ng m¸y tÝnh vµ truyÒn sè liÖu

MỤC LỤC

Nội dung

Trang

1

Giới thiệu

.....................................................................................................................................................

Nội dung

.......................................................................................................................................................

2

Các kiến thức cơ bản về mạng máy tính và truyền dữ liệu

............

2

Phân loại mạng máy tính

......................................................................................................

7

Các chuẩn giao thức và kiến trúc phân tầng

....................................................

14

17

22

23

Một số mạng cụ thể

Kết luận

Tài liệu tham khảo

....................................................................................................................

........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................

25