Giáo trình Mạng máy tính - Trường Cao đẳng nghề số 20

Giáo trình Mạng máy tính cung cấp cho người học những kiến thức như: Tổng quan về mạng máy tính; Mô hình OSI; Cáp mạng – Vật tải truyền; Tôpô mạng; Các bộ giao thức; Kiến trúc mạng; Khả năng tương kết mạng; Các phương pháp khắc phục sự cố. Mời các bạn cùng tham khảo!

TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁ Y TÍNH

Mạng thông tin và ứng dụng

1.1.1 Khái niệm mạng máy tính

Mạng máy tính là một hệ thống bao gồm nhiều máy tính độc lập, được kết nối thông qua các đường truyền vật lý và tuân thủ các quy tắc truyền thông nhất định.

Máy tính độc lập được hiểu là các máy tính không có máy nào có khả năng khởi động hoặc đình chỉ một máy khác

Các đường truyền vật lý được hiểu là các môi trường truyền tín hiệu vật lý (có dây hoặc không dây)

Các quy ước truyền thông đóng vai trò quan trọng trong việc cho phép các máy tính giao tiếp hiệu quả với nhau, và chúng là yếu tố thiết yếu trong công nghệ mạng máy tính.

1.1.2 Tại sao cần nối mạng máy tính?

Việc nối máy tính thành mạng từ lâu đã trở thành một nhu cầu khách quan vì:

Nhiều công việc hiện nay mang tính chất phân tán, liên quan đến thông tin hoặc xử lý, hoặc cả hai, đòi hỏi sự kết hợp giữa truyền thông và các phương tiện làm việc từ xa.

- Chia sẻ các tài nguyên trên mạng cho nhiều người sử dụng tại một thời điểm (ổ cứng, máy in, ổ CD ROM…)

- Nhu cầu liên lạc, trao đổi thông tin nhờ phương tiện máy tính

- Các ứng dụng phần mềm đòi hỏi tại một thời điểm cần có nhiều người sử dụng truy cập vào cùng một cơ sở dữ liệu

- Tăng độ tin cậy của hệ thống: do có khả năng thay thế khi xảy ra sự cố đối với một máy tính nào đó

1.1.3 Lịch sử hình thành và phát triển

Cuối những năm 60, các hệ thống máy tính như mainframe và minicomputer được tập trung hóa cao độ, tạo thành máy tính trung tâm với nhiều trạm cuối kết nối Máy tính trung tâm đảm nhiệm hầu hết mọi tác vụ trong hệ thống.

- Quản lý các thủ tục truyền dữ liệu

- Quản lý sự đồng bộ của các trạm cuối

- Quản lý các hàng đợi

Trường TCN số 20-BQP Page 7

- Xử lý các ngắt từ các trạm cuối

Tuy nhiên, các máy tính này có nhược điểm:

- Tốn quá nhiều vật liệu để nối các trạm với trung tâm (tốn đường truyền)

Để giảm tải cho máy tính trung tâm, người ta sử dụng bộ tập trung (hay bộ dồn kênh) để gom các trạm cuối trước khi chuyển tín hiệu về trung tâm Các bộ này có nhiệm vụ tập hợp tín hiệu từ nhiều trạm cuối vào một đường truyền duy nhất, giúp tối ưu hóa hiệu suất làm việc của máy tính trung tâm.

- Bộ dồn kênh (multiplexor): có khả năng truyền song song các thông tin do trạm cuối gửi về trung tâm

Bộ tập trung (concentrator) không thể truyền song song thông tin từ các trạm cuối về trung tâm, do đó cần sử dụng bộ đệm để lưu trữ tạm thời dữ liệu.

Tất cả các trạm cuối trong hệ thống đều phải liên lạc thông qua máy tính trung tâm, không có kết nối trực tiếp giữa chúng Hệ thống này không được xem là mạng máy tính mà chỉ được gọi là mạng xử lý.

Kể từ cuối những năm 70, việc kết nối trực tiếp các máy tính để hình thành mạng máy tính đã được thực hiện nhằm phân tán tải cho hệ thống và nâng cao độ tin cậy.

Vào những năm 70, khái niệm mạng truyền thông đã ra đời, trong đó các thành phần chính bao gồm các nút mạng, được gọi là bộ chuyển mạch, có chức năng hướng thông tin đến đích.

Các nút mạng được kết nối qua các đường truyền, tạo thành khung của mạng Máy tính và các trạm cuối xử lý thông tin của người sử dụng được kết nối trực tiếp với các nút mạng, cho phép trao đổi thông tin khi cần thiết Các nút mạng thường cũng là máy tính, vì vậy chúng có thể đảm nhận vai trò của người sử dụng Do đó, khái niệm mạng máy tính và mạng truyền thông không được phân biệt.

Vào những năm 1980, hệ thống đường truyền tốc độ cao đã được thiết lập tại Bắc Mỹ và Châu Âu, dẫn đến sự ra đời của các nhà cung cấp dịch vụ truyền thông với tốc độ vượt trội so với đường dây điện thoại Với chi phí thuê bao hợp lý, người dùng có thể kết nối máy tính và hình thành các mạng lưới rộng khắp Các nhà cung cấp dịch vụ đã xây dựng đường truyền dữ liệu liên kết các thành phố và khu vực, cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu cho người sử dụng.

Trường TCN số 20-BQP cho phép người xây dựng mạng không cần phải thiết lập lại đường truyền, mà chỉ cần tận dụng một phần năng lực truyền thông từ các nhà cung cấp hiện có.

Vào năm 1974, IBM đã giới thiệu loạt thiết bị đầu cuối dành cho ngân hàng và thương mại, cho phép truy cập đồng thời vào máy tính dùng chung qua mạng cáp Việc kết nối các máy tính trong một khu vực nhỏ như tòa nhà giúp giảm chi phí thiết bị và phần mềm Điều này đã thúc đẩy nghiên cứu về khả năng sử dụng chung môi trường truyền thông và tài nguyên máy tính.

Vào năm 1977, Datapoint Corporation đã ra mắt hệ điều hành mạng "Attached Resource Computer Network" (Arcnet), cho phép kết nối máy tính và trạm đầu cuối qua cáp mạng, trở thành hệ điều hành mạng cục bộ đầu tiên.

Kể từ đó, nhiều công ty đã giới thiệu sản phẩm của mình, đặc biệt khi máy tính cá nhân trở nên phổ biến Việc kết nối các máy tính này đã trở nên thiết yếu, mang lại hiệu quả cao cho người sử dụng.

Mô hình điện toán mạng

Về cơ bản, có ba loại mô hình điện toán mạng như sau:

- Mô hình xử lý tập trung

- Mô hình xử lý phân tán

1.2.1 Mô hình điện toán tập trung

Mô hình điện toán tập trung là phương thức quản trị mạng trong đó tất cả các tiến trình xử lý được thực hiện tại máy tính trung tâm (Server) Các máy trạm cuối (Client/Workstation) chỉ có vai trò là thiết bị nhập xuất dữ liệu, cho phép người dùng xem thông tin trên màn hình và nhập liệu qua bàn phím, mà không lưu trữ hay xử lý dữ liệu.

Hình 1.1: Mô hình điện toán tập trung

Mô hình xử lý mạng trên có thể triển khai trên hệ thống phần cứng hoặc phần mềm được cài đặt trên Server

Mô hình này mang lại lợi ích như bảo mật dữ liệu, dễ dàng sao lưu và diệt virus, cùng với chi phí thiết bị thấp Tuy nhiên, nó gặp khó khăn trong việc đáp ứng các yêu cầu đa dạng của nhiều ứng dụng và có tốc độ truy xuất chậm.

1.2.2 Mô hình điện toán phân tán

Mô hình điện toán phân tán là một phương thức quản trị mạng, cho phép các máy tính hoạt động độc lập và chia nhỏ công việc giữa nhiều máy khác nhau, thay vì chỉ xử lý trên một máy trung tâm Trong mô hình này, các máy tính có khả năng kết nối và trao đổi dữ liệu cũng như dịch vụ với nhau, tạo ra sự linh hoạt và hiệu quả trong việc xử lý thông tin.

Hình 1.2: Mô hình điện toán phân tán

Mô hình này mang lại lợi ích về tốc độ truy xuất dữ liệu nhanh chóng và khả năng ứng dụng đa dạng Tuy nhiên, nó cũng gặp phải một số hạn chế như dữ liệu sao lưu không đồng bộ, khó khăn trong việc quản lý và dễ bị nhiễm virus.

1.2.3 Mô hình điện toán cộng tác

Mô hình điện toán cộng tác là một phương thức quản trị mạng cho phép nhiều máy tính làm việc cùng nhau để hoàn thành một nhiệm vụ cụ thể Trong mô hình này, một máy tính có thể tận dụng sức mạnh và khả năng của các máy tính khác, tạo ra hiệu quả cao hơn trong quá trình xử lý thông tin.

Mô hình điện toán hợp tác cho phép xử lý thông tin từ nhiều máy tính trên mạng bằng cách gọi và chạy chương trình từ các máy khác Ưu điểm của mô hình này là tăng tốc độ xử lý, đặc biệt cho các ứng dụng yêu cầu phép toán lớn Tuy nhiên, việc lưu trữ dữ liệu ở nhiều vị trí khác nhau gây khó khăn trong việc đồng bộ và sao lưu, đồng thời làm tăng nguy cơ nhiễm virus.

1.2.4 Một số mô hình điện toán tiêu biểu

 Mô hình điện toán mạng lưới (Grid)

Mô hình điện toán mạng lưới là hệ thống phân tán, cho phép chia sẻ và quản lý các nguồn tài nguyên độc lập, rải rác về địa lý Hệ thống này tối ưu hóa khả năng sẵn có, công suất, chi phí và yêu cầu chất lượng dịch vụ của người dùng, mang lại hiệu quả cao trong việc sử dụng tài nguyên.

Điện toán mạng lưới mang lại nhiều lợi ích to lớn, bao gồm việc tăng tốc độ xử lý và rút ngắn thời gian thu thập kết quả, từ đó tiết kiệm thời gian và tài nguyên cho việc giải quyết các vấn đề chưa được xử lý Nó cải thiện năng suất và sự phối hợp trong doanh nghiệp bằng cách cho phép các bộ phận phân tán tạo ra các "tổ chức ảo" để chia sẻ dữ liệu và tài nguyên Hơn nữa, mạng lưới giúp doanh nghiệp linh hoạt hơn bằng cách cho phép truy cập ngay lập tức vào hệ thống tính toán và kho dữ liệu, giúp nắm bắt và phản hồi kịp thời.

Mô hình điện toán mạng lưới tại Trường TCN số 20-BQP giúp tối ưu hóa khả năng tính toán của công ty dựa trên các khoản đầu tư đã thực hiện Việc triển khai mô hình này không chỉ đảm bảo phân bổ tài nguyên hợp lý mà còn giảm thiểu các chi phí phát sinh, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động của doanh nghiệp.

Điện toán đám mây là mô hình cho phép người dùng truy cập các dịch vụ, phần mềm và kết nối qua Internet, dựa trên một mạng máy tính toàn cầu Mô hình này cho phép thực hiện công việc từ xa, cung cấp khả năng truy cập vào các trung tâm điện toán với máy tính cấu hình mạnh, ngay cả khi người dùng chỉ có thiết bị cấu hình thấp hoặc PDA Do đó, điện toán đám mây được xem như là điện toán theo yêu cầu, mang lại tiện ích lớn cho người sử dụng.

Hình 1.4: Mô hình điện toán đám mây

Điện toán đám mây tận dụng sức mạnh tính toán thông qua các hệ thống phân tán, kết hợp công nghệ ảo hóa và xử lý song song Khác với mô hình truyền thống trên máy tính cá nhân, nơi tài nguyên được sử dụng để xử lý công việc từ đầu đến cuối, điện toán đám mây chỉ coi máy tính cá nhân như giao diện giữa người dùng và các trung tâm dữ liệu Điều này có nghĩa là máy tính cá nhân chỉ đóng vai trò soạn thảo và tương tác, trong khi các tác vụ tính toán nặng được thực hiện trên các máy chủ mạnh mẽ hơn.

Điện toán đám mây thường bị nhầm lẫn với điện toán lưới, điện toán theo yêu cầu và điện toán tự trị Điện toán lưới là một dạng điện toán phân tán, trong đó các máy tính liên kết tạo thành một siêu máy tính ảo để thực hiện các tác vụ lớn theo cách song song Điện toán theo yêu cầu cung cấp tài nguyên máy tính như bộ nhớ và bộ xử lý như một dịch vụ cụ thể, tương tự như các hạ tầng kỹ thuật truyền thống Trong khi đó, điện toán tự trị là các hệ thống có khả năng tự quản lý và xử lý sự cố trong quá trình vận hành Điện toán đám mây được xem là bước tiến tự nhiên tiếp theo, kết hợp khả năng tự trị và xử lý tác vụ lớn giống như điện toán lưới, đồng thời đáp ứng các yêu cầu cụ thể như điện toán theo yêu cầu.

Các mạng cục bộ, đô thị và diện rộng

1.3.1 Phân loại mạng máy tính

Có nhiều phương pháp phân loại mạng khác nhau dựa trên các yếu tố chính được chọn làm tiêu chí Thông thường, việc phân loại mạng được thực hiện dựa trên các tiêu chí như kích thước, phạm vi địa lý, cấu trúc và công nghệ sử dụng.

- Khoảng cách địa lý của mạng

- Kỹ thuật chuyển mạch mà mạng áp dụng

- Hệ điều hành mạng sử dụng

Trong thực tế, mạng thường được phân loại dựa trên hai tiêu chí chính: khoảng cách địa lý và kỹ thuật chuyển mạch mà mạng sử dụng.

1.3.1.1 Phân loại mạng theo khoảng cách địa lý

Nếu phân loại mạng dựa trên khoảng cách địa lý, có thể chia thành các loại sau: mạng cục bộ (LAN) phục vụ cho một khu vực nhỏ, mạng đô thị (MAN) bao phủ một thành phố, mạng diện rộng (WAN) kết nối các khu vực rộng lớn hơn, và mạng toàn cầu kết nối trên phạm vi toàn cầu.

1.3.1.2 Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch

Nếu lấy kỹ thuật chuyển mạch làm yếu tố chính để phân loại sẽ có: mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch thông báo và mạng chuyển mạch gói

Mạch chuyển mạch kênh là một loại mạng trong đó hai thực thể thiết lập một kênh cố định và duy trì kết nối này cho đến khi hai bên ngắt liên lạc.

Mạng chuyển mạch thông báo (message switched network) cho phép gửi dữ liệu dưới dạng thông báo mà không cần thiết lập kênh truyền cố định Thông qua thông tin tiêu đề, các nút mạng có khả năng xử lý và chuyển tiếp thông báo đến điểm đích một cách hiệu quả.

Mạng chuyển mạch gói là hệ thống trong đó mỗi thông báo được chia thành nhiều gói tin nhỏ, theo một khuôn dạng quy định Mỗi gói tin không chỉ chứa nội dung thông điệp mà còn bao gồm thông tin điều khiển, như địa chỉ nguồn (người gửi) và địa chỉ đích (người nhận).

Các gói tin của cùng một thông báo có thể được gửi đi qua mạng tới đích theo nhiều con đường khác nhau

1.3.1.3 Phân loại theo kiến trúc mạng sử dụng

Kiến trúc của mạng bao gồm hai vấn đề: hình trạng mạng (Network topology) và giao thức mạng (Network protocol)

Hình trạng mạng: Cách kết nối các máy tính với nhau về mặt hình học mà ta gọi là tôpô của mạng

Giao thức mạng: Tập hợp các quy ước truyền thông giữa các thực thể truyền thông mà ta gọi là giao thức (hay nghi thức) của mạng

Khi phân loại theo tôpô mạng người ta thường có phân loại thành: mạng hình sao, tròn, tuyến tính

Phân loại theo giao thức mà mạng sử dụng người ta phân loại thành mạng: TCP/IP, mạng NETBIOS…

Tuy nhiên các cách phân loại trên không phổ biến và chỉ áp dụng cho các mạng cục bộ

1.3.1.4 Phân loại theo hệ điều hành mạng

Phân loại hệ điều hành mạng có thể được thực hiện theo mô hình mạng ngang hàng, mạng khách/chủ hoặc theo tên hệ điều hành mà mạng sử dụng, như Windows NT, Unix, và Novell.

1.3.2 Mạng cục bộ, đô thị và diện rộng

Mạng cục bộ (LAN) là hệ thống kết nối các máy tính và thiết bị trong một khu vực địa lý hạn chế, cho phép trao đổi thông tin và chia sẻ tài nguyên giữa các cơ quan, xí nghiệp Có hai loại mạng LAN chính là mạng có dây và mạng không dây.

Mạng LAN có cấu trúc mạng (tôpô mạng) đa dạng: mạng hình Bus, mạng vòng (Ring), mạng hình sao (Star) và các loại mạng kết hợp, lai ghép…

Mạng LAN có ưu điểm là tốc độ cao, quản trị đơn giản, chi phí cho thiết bị mạng tương đối rẻ

Mạng diện rộng (WAN) là sự kết nối giữa các mạng LAN, có khả năng mở rộng trên một vùng, quốc gia, lục địa, hoặc thậm chí toàn cầu.

Hình 1.5: Mô hình mạng diện rộng WAN

Một số mạng diện rộng điển hình là:

- Mạng tích hợp số đa dịch vụ (ISDN – Intergrated Service Digital Network)

- Mạng X25 và chuyển mạch khung Frame Relay

- Phương thức truyền không đồng bộ (ATM – Asynchronous Transfer Mode)

- Mạng hội tụ - mạng thế hệ sau NGN (Next Generation Network)

Mạng WAN có tốc độ truyền dữ liệu thấp hơn mạng cục bộ, quản lý phức tạp hơn và chi phí cho thiết bị cùng công nghệ mạng rất cao.

Mạng Internet, mạng WAN lớn nhất thế giới, cung cấp đa dạng dịch vụ như WWW, Email, tìm kiếm thông tin và truy cập từ xa.

Một số dịch vụ mạng

1.4.1 Dịch vụ tập tin (File)

Dịch vụ tập tin cho phép máy tính chia sẻ và quản lý các tập tin một cách hiệu quả, bao gồm các chức năng như lưu trữ, tìm kiếm, di chuyển và sao lưu dữ liệu.

Khi không có mạng, khả năng truyền tải tập tin giữa các máy tính sẽ bị hạn chế Để sao chép tập tin từ máy tính cục bộ ở Việt Nam sang máy chủ tại Pháp, người dùng có thể sử dụng dịch vụ FTP, một phương thức phổ biến và dễ sử dụng cho việc truyền tải dữ liệu.

 Lưu trữ tập tin: phần lớn các dữ liệu quan trọng trên mạng đều được lưu trữ tập trung theo nhiều cách khác nhau:

Lưu trữ trực tuyến cho phép người dùng truy cập dữ liệu nhanh chóng và dễ dàng từ bất kỳ đâu, nhưng phương pháp này có nhược điểm là không thể tháo rời để chia sẻ hoặc lưu trữ riêng biệt Hơn nữa, chi phí lưu trữ một MB dữ liệu tương đối cao.

Lưu trữ ngoại tuyến là phương pháp thường được sử dụng cho dữ liệu ít khi cần truy xuất, nhằm mục đích lưu trữ và sao lưu thông tin Các thiết bị phổ biến cho phương pháp này bao gồm băng từ và đĩa quang, giúp đảm bảo an toàn cho dữ liệu trong trường hợp cần phục hồi.

Lưu trữ cận tuyến (near-line storage) là một giải pháp hiệu quả giúp cải thiện tốc độ truy xuất dữ liệu so với lưu trữ ngoại tuyến, đồng thời giữ chi phí ở mức hợp lý Phương pháp này sử dụng thiết bị Jukebox để tự động quản lý băng từ và đĩa quang, mang lại sự tiện lợi và hiệu suất cao trong việc quản lý dữ liệu.

Di chuyển dữ liệu là công nghệ tự động chuyển các dữ liệu ít sử dụng từ kho lưu trữ trực tuyến sang kho lưu trữ cận tuyến hoặc ngoại tuyến Quá trình này giúp tối ưu hóa việc lưu trữ bằng cách chuyển đổi các tập tin từ một dạng lưu trữ này sang dạng lưu trữ khác.

Dịch vụ đồng bộ hóa cập nhật tập tin theo dõi các thay đổi trên cùng một tập tin, đảm bảo mọi người dùng đều có bản sao mới nhất và tránh tình trạng tập tin bị hỏng.

Sao lưu dự phòng là quá trình sao chép và lưu trữ dữ liệu từ thiết bị chính để đảm bảo an toàn thông tin Khi thiết bị lưu trữ chính gặp sự cố, bản sao này sẽ được sử dụng để phục hồi dữ liệu một cách hiệu quả.

1.4.2 Dịch vụ thông điệp (Message)

Dịch vụ gửi và nhận thư điện tử (Email) là một công nghệ điện tử tiết kiệm chi phí và nhanh chóng Nó cung cấp khả năng đính kèm nhiều loại tệp khác nhau, bao gồm hình ảnh, âm thanh và video, mang đến sự tiện lợi và phong phú cho người sử dụng.

Ngoài ra, dịch vụ này còn cung cấp các ứng dụng khác như: thư thoại (voice mail), các ứng dụng làm việc nhóm

Khi người dùng cần in dữ liệu từ một máy in dùng chung, họ sẽ gửi thông tin đến máy chủ in ấn Máy chủ này sẽ chuyển tiếp dữ liệu đến máy in để thực hiện việc in ấn.

Tiến trình in diễn ra hai bước:

- Bộ đổi hướng của máy tính đặt Job in vào cáp mạng

Phần mềm mạng của máy in nhận job in từ cáp mạng và đưa vào hàng chờ in, chờ đến lượt để in ra máy in dùng chung.

1.4.4 Dịch vụ cơ sở dữ liệu (Database)

Dịch vụ cơ sở dữ liệu thực hiện các chức năng sau:

- Bảo mật cơ sở dữ liệu

- Tối ưu hóa tiến trình thực hiện các tác vụ cơ sở dữ liệu

- Phục vụ số lượng người dùng lớn, truy cập nhanh vào các cơ sở dữ liệu

- Phân phối dữ liệu qua nhiều hệ phục vụ cơ sở dữ liệu

Dịch vụ Internet cung cấp nhiều tính năng quan trọng như trang web, khả năng truyền file, địa chỉ IP, bộ lọc bảo mật và các phương tiện truy cập trực tiếp vào máy tính khác trên mạng.

Dịch vụ này được quản lý bởi Web server

CÂ U HỎI VÀ BÀ I TẬP CHƯƠNG 1

Câu 1: Nêu khái niệm mạng máy tính Tại sao cần phải nối mạng máy tính?

Câu 2: Có mấy loại mô hình điện toán mạng? Kể tên và nêu đặc điểm của các mô hình đó

Câu 3: Mạng máy tính thường được phân loại dựa trên những tiêu chí nào? Câu 4: Phân biệt các loại mạng LAN, MAN, WAN

Câu 5: Kể tên những dịch vụ mạng phổ biến và nêu chức năng các dịch vụ đó

MÔ HÌNH OSI

Các quy tắc và tiến trình truyền thông

Quy tắc truyền thông, hay còn gọi là giao thức truyền thông, là các quy định thiết yếu cho việc giao tiếp giữa các hệ thống, nhằm đảm bảo rằng chúng có thể hiểu và trao đổi dữ liệu một cách hiệu quả.

 Tiến trình truyền thông gồm:

Người gửi thông điệp đóng vai trò quan trọng trong quá trình truyền thông, là điểm khởi đầu cho việc phát đi thông tin Trước khi gửi, người truyền tin cần lựa chọn thông tin phù hợp và sau đó mã hóa thông điệp thành dạng ngôn ngữ như lời nói hoặc chữ viết để truyền đạt hiệu quả.

- Người nhận thông điệp: là nơi nhận thông tin từ người gửi

Mô hình tham chiếu OSI

Trong quá trình thiết kế, các nhà thiết kế tự do lựa chọn kiến trúc mạng riêng, dẫn đến tình trạng không tương thích giữa các mạng do phương pháp truy cập và giao thức khác nhau Sự không tương thích này gây khó khăn cho người dùng trong việc trao đổi thông tin Để đáp ứng nhu cầu cấp bách của khách hàng, các nhà sản xuất đã hợp tác với tổ chức chuẩn hóa quốc tế và quốc gia nhằm tìm ra giải pháp chung, từ đó thúc đẩy sự hội tụ của các sản phẩm mạng Những nhà thiết kế và nghiên cứu hiện nay đã lấy những tiêu chuẩn này làm khung tham chiếu cho sản phẩm của mình.

Năm 1977, Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) đã đề xuất một tiêu chuẩn về mạng, được công bố lần đầu tiên vào năm 1984, gọi là mô hình tham chiếu OSI (Open Systems Interconnection) Mô hình này bao gồm 7 lớp, giúp kết nối các hệ thống mở phục vụ cho các ứng dụng phân tán, cho phép mọi hệ thống tuân theo mô hình OSI có thể truyền thông tin với nhau.

Mô hình 7 lớp OSI là một mô hình tham chiếu, không phải là một mạng cụ thể Các nhà thiết kế mạng sử dụng mô hình này để xác định vị trí công việc thiết kế của mình, dựa trên nguyên tắc "chia để trị".

Mô hình OSI chia chương trình truyền thông thành 7 tầng với chức năng riêng biệt cho từng tầng, giúp dễ dàng thực hiện và sửa lỗi khi công việc được phân chia thành các phần nhỏ hơn Để hai tầng đồng mức giao tiếp với nhau, cần sử dụng một giao thức chung, tương tự như việc hai người cần có ngôn ngữ chung để trò chuyện Trong mô hình OSI, có hai loại giao thức chính: giao thức có liên kết (connection-oriented) và giao thức không liên kết (connectionless).

Hình 2.1: Mô hình tham chiếu OSI

Mô hình OSI phân chia chức năng giao thức thành các tầng cấp, trong đó mỗi tầng chỉ sử dụng chức năng của tầng dưới và cho phép tầng trên sử dụng chức năng của mình Hệ thống cài đặt giao thức được gọi là chồng giao thức, có thể được triển khai trên phần cứng, phần mềm hoặc kết hợp cả hai Thông thường, các tầng thấp hơn được cài đặt trên phần cứng, trong khi các tầng cao hơn thường được cài đặt trong phần mềm.

2.2.2 Quá trình xử lý và vận chuyển của gói dữ liệu

Đóng gói dữ liệu tại máy gửi là quá trình đưa dữ liệu vào sau header và trước trailer ở mỗi lớp Lớp Physical không tham gia vào việc đóng gói dữ liệu vì nó không thực hiện chức năng này.

Giao thức tầng 6 Giao thức tầng 5 Giao thức tầng 4

Giao thức tầng 3 Giao thức tầng 2 Giao thức tầng 1

2 TẦNG LIÊ N KẾT DỮ LIỆU

Trường TCN số 20-BQP sử dụng header và trailer trong quá trình truyền dữ liệu Tuy nhiên, việc đóng gói dữ liệu không nhất thiết phải diễn ra trong mỗi lần truyền của ứng dụng Các lớp 5, 6, 7 thường sử dụng header khi khởi động, nhưng trong nhiều trường hợp truyền dữ liệu, không có header của các lớp này do không có thông tin mới để trao đổi.

Hình 2.2: Đóng gói dữ liệu

Dữ liệu tại máy gửi được xử lý theo trình tự sau:

Người dùng tương tác với máy tính thông qua lớp ứng dụng, nơi họ có thể nhập nhiều loại thông tin khác nhau, bao gồm hình ảnh, âm thanh và văn bản.

- Các thông tin đó được chuyển xuống lớp Presentation để chuyển thành dạng chung, rồi mã hóa và nén dữ liệu

- Tiếp theo, dữ liệu được chuyển xuống lớp Session để bổ sung các thông tin về phiên giao dịch này

Dữ liệu được chuyển xuống lớp Transport, nơi nó được chia thành nhiều Segment và bổ sung thông tin về phương thức vận chuyển nhằm đảm bảo độ tin cậy trong quá trình truyền tải.

- 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

Dữ liệu được chuyển xuống lớp Data Link, nơi mỗi Packet được chia thành nhiều Frame và thêm thông tin kiểm tra gói tin để xác minh tại điểm nhận.

Cuối cùng, mỗi Frame sẽ được tầng Vật lý chuyển đổi thành chuỗi bit và được truyền tải qua các phương tiện truyền dẫn đến các thiết bị khác.

 Quá trình truyền dữ liệu từ máy gửi đến máy nhận

Bước 1: Trình ứng dụng trên máy gửi tạo ra dữ liệu cùng với các chương trình phần cứng và phần mềm Mỗi lớp sẽ bổ sung thông tin vào header và trailer trong 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

- Bước 3: Lớp Physical (trên máy nhận) nhận dữ liệu

Trong bước 4, các chương trình phần cứng và phần mềm trên máy nhận sẽ gỡ bỏ header và trailer, sau đó tiến hành xử lý dữ liệu Quá trình này diễn ra tại máy nhận và đảm bảo rằng dữ liệu được xử lý một cách hiệu quả.

Giữa bước 1 và bước 2, quá trình tìm đường đi của gói tin diễn ra Thông thường, máy gửi đã biết địa chỉ IP của máy nhận Sau khi xác định địa chỉ IP của máy nhận, lớp Network của máy gửi sẽ so sánh địa chỉ IP của máy nhận với địa chỉ IP của chính nó.

Khi hai máy tính cùng địa chỉ mạng, máy gửi sẽ tra cứu bảng MAC Table để tìm địa chỉ MAC của máy nhận Nếu không tìm thấy, máy gửi sẽ sử dụng giao thức ARP để xác định địa chỉ MAC Sau khi tìm được, địa chỉ này sẽ được lưu vào bảng MAC Table để sử dụng cho các lần gửi sau Cuối cùng, máy gửi sẽ tiến hành gửi gói tin đi sau khi có địa chỉ MAC.

Tầng vật lý OSI (Physical Layer)

Tầng vật lý, là tầng thấp nhất trong mô hình OSI, chịu trách nhiệm truyền tải các dòng bit giữa các máy thông qua đường truyền vật lý Tầng này kết nối các chuẩn giao diện với môi trường truyền và chuyển tải tín hiệu dữ liệu được tạo ra bởi các tầng phía trên.

Thiết kế hệ thống truyền dữ liệu cần đảm bảo rằng khi bên phát gửi bit 1, bên thu cũng nhận được bit 1, không được nhận nhầm thành bit 0 Đồng thời, cần quy định rõ mức điện áp biểu thị cho dữ liệu 1 và 0, cùng với thời gian cụ thể để đảm bảo tính chính xác trong quá trình truyền tải.

Thiết kế tầng vật lý cần phải giải quyết các vấn đề liên quan đến ghép nối cơ và điện, đồng thời tạo ra các hàm và thủ tục để truy cập đường truyền và truyền tải các bit hiệu quả.

Tầng kết nối dữ liệu OSI (Data link)

Liên kết dữ liệu có nhiệm vụ truyền tải thông tin từ một địa điểm đến nhiều địa điểm khác Tại tầng này, nút mạng không cần phải kết nối với tất cả các nút khác, mà chỉ cần có khả năng gửi thông tin đến một số nút nhất định.

Tầng liên kết dữ liệu đảm nhận vai trò cung cấp dịch vụ chuyển giao dữ liệu qua các liên kết vật lý, với khả năng thực hiện việc chuyển đổi này một cách đáng tin cậy hoặc không đáng tin cậy.

Tầng này đôi khi được chia thành hai tầng con:

Tầng điều khiển liên kết lôgic (LLC) là một phần quan trọng trong giao thức mạng, có chức năng multiplex các giao thức hoạt động trên tầng liên kết dữ liệu Tầng này cũng có khả năng cung cấp các chức năng như điều khiển lưu lượng, xác nhận (acknowledgment) và khôi phục lỗi, giúp cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của việc truyền dữ liệu.

Tầng điều khiển truy cập môi trường (Media Access Control - MAC) là một phần quan trọng trong mạng máy tính, xác định ai có quyền truy cập vào môi trường truyền dẫn tại mỗi thời điểm Có hai phương thức điều khiển truy cập môi trường: điều khiển phân tán và điều khiển tập trung Ngoài ra, tầng này cũng quy định vị trí kết thúc của một khung dữ liệu và điểm bắt đầu của khung tiếp theo.

Trong các mạng cục bộ theo chuẩn IEEE 802, tầng liên kết dữ liệu được chia thành hai tầng con là MAC và LLC Điều này cho phép sử dụng giao thức LLC IEEE 802.2 với mọi tầng MAC IEEE 802, bao gồm Ethernet, Token Ring, và IEEE 802.11, cũng như với các tầng MAC không theo chuẩn IEEE 802 như FDDI.

Tầng mạng OSI

Tầng mạng trong mô hình OSI được coi là phức tạp nhất, cung cấp chức năng và quy trình cho việc truyền dữ liệu với độ dài đa dạng từ nguồn đến đích Tầng này đảm bảo quá trình truyền tải diễn ra qua một hoặc nhiều mạng, đồng thời duy trì chất lượng dịch vụ cần thiết cho tầng giao vận.

Tầng mạng có hai chức năng chính là chọn đường đi (Routing) và chuyển mạch (Switching) Bên cạnh đó, lớp mạng còn thực hiện các chức năng khác như thiết lập, duy trì và giải phóng các liên kết logic, kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu, dồn kênh và phân kênh.

Một ví dụ điển hình của giao thức tầng 3 chính là giao thức IP (Internet Protocol).

Tầng giao vận OSI (Transport)

Tầng giao vận, một trong bốn tầng thấp, chịu trách nhiệm truyền dữ liệu giữa các hệ thống đầu cuối qua phương tiện truyền thông Tầng này cung cấp dịch vụ chuyển dữ liệu chuyên dụng giữa các người dùng, giúp các tầng trên không cần lo lắng về việc đảm bảo dịch vụ truyền dữ liệu đáng tin cậy và hiệu quả Tầng giao vận kiểm soát độ tin cậy của kết nối, với khả năng theo dõi các gói tin và truyền lại các gói bị thất bại, nhờ vào các giao thức có định hướng trạng thái và kết nối Một ví dụ tiêu biểu của giao thức tầng 4 là TCP, nơi các thông điệp được chuyển đổi thành các gói tin TCP hoặc UDP.

Trường TCN số 20-BQP Page 24 được đánh là address ports, thông qua address ports để phân biệt được ứng dụng trao đổi.

Tầng phiên làm việc OSI

Tầng phiên thuộc ba nhóm tầng cao, tập trung đáp ứng các yêu cầu và các ứng dụng của người sử dụng

Mục tiêu của tầng phiên là cung cấp cho người dùng các chức năng cần thiết để quản lý các phiên ứng dụng hiệu quả, bao gồm các công việc cụ thể liên quan đến việc quản trị và theo dõi hoạt động của các phiên này.

Thiết lập, duy trì, giải phóng, kiểm tra và phục hồi các phiên giao dịch là quy trình quan trọng trong việc trao đổi dữ liệu giữa các ứng dụng mạng Tuy nhiên, đây là phần thường bị bỏ qua trong bộ giao thức TCP/IP.

- Cung cấp các điểm đồng bộ hóa để kiểm soát việc trao đổi dữ liệu

- Đặt ra các quy định cho các tương tác giữa các ứng dụng của người sử dụng

Tầng trình diễn OSI (Presentation)

Tầng trình diễn đóng vai trò quan trọng trong việc biến đổi dữ liệu, cung cấp giao diện tiêu chuẩn cho tầng ứng dụng Nó thực hiện các tác vụ như mã hóa dữ liệu sang định dạng MIME, nén dữ liệu, và thực hiện các thao tác tương tự để trình bày dữ liệu theo yêu cầu của các chuyên viên phát triển giao thức hoặc dịch vụ Ví dụ, nó có thể chuyển đổi tệp văn bản từ mã EBCDIC sang mã ASCII hoặc tuần tự hóa các đối tượng và cấu trúc dữ liệu.

Tầng ứng dụng OSI

Tầng ứng dụng là tầng gần gũi nhất với người dùng, cung cấp phương tiện truy cập thông tin và dữ liệu qua các chương trình ứng dụng Đây là giao diện chính cho người dùng tương tác với ứng dụng và mạng Một số ví dụ tiêu biểu trong tầng này bao gồm Telnet, Giao thức truyền tập tin FTP, Giao thức truyền thư điện tử SMTP và các ứng dụng remote khác.

Bài 1: Mô hình OSI được chia thành bao nhiêu lớp? a 5 lớp b 6 lớp c 7 lớp d 8 lớp e Không có câu trả lời

Bài 2: Các giao thức TCP và UDP làm việc trên lớp nào trong mô hình tham chiếu OSI a Physic b Application c Transport d Data Link e Không có câu trả lời

Bài 3: Đối với lớp mạng trong mô hình OSI, chúng ta có thể phát biểu: a Nó chịu trách nhiệm cho việc địa chỉ hóa các gói dữ liệu trên mạng b Nó chịu trách nhiệm cho việc định tuyến các gói cần đưa đến đích c Các router làm việc trên lớp này d Tất cả các ý trên đều đúng e Không có câu trả lời

Bài 4: Lớp nào trong mô hình OSI có trách nhiệm mã hóa hay nén dữ liệu a Application b Presentation c Session d Data Link e Không có câu trả lời

Bài 5: Các giao thức HTTP, DNS, FTP và SMTP làm việc trên lớp nào trong mô hình OSI a Application b Presentation c Session d Data Link e Không có câu trả lời

Bài 6: Lớp nào trong mô hình tham chiếu ghi rõ thông tin chi tiết về môi trường truyền dẫn, như mức điện áp, điều biến, cáp, kết nối…

Trường TCN số 20-BQP Page 26 a Network b Session c Data Link d Physical e Không có câu trả lời

Bài 7: Khi gửi đi một gói dữ liệu vào mạng (đến từ các lớp cao hơn), lớp

Phiên sẽ xử lý yêu cầu này bằng cách thêm các thông tin cần thiết để gửi gói dữ liệu đến lớp bên dưới, cụ thể là lớp: a Ứng dụng b Vận chuyển c Mạng d Trình bày e Không có câu trả lời.

Bài 8: Các IP datagram được liên kết với lớp nào trong mô hình OSI a Physical b Data Link c Network d Transport e Không có câu trả lời

CÁP MẠNG - VẬT TẢI TRUYỀN

Các tần số truyền

Phương tiện truyền dẫn là vật tải giúp chuyển các tín hiệu điện tử giữa các máy tính, với các tín hiệu này thể hiện dữ liệu dưới dạng xung nhị phân (bật/tắt) Các tín hiệu truyền thông giữa máy tính và thiết bị sử dụng các dạng sóng điện từ, bao gồm tần số radio và tần số hồng ngoại.

Sóng tần số radio thường được sử dụng để phát tín hiệu mạng LAN, có thể truyền tải qua cáp xoắn đôi, cáp đồng trục hoặc thông qua sóng radio.

Sóng viba (microware) được sử dụng chủ yếu để truyền thông giữa hai điểm hoặc giữa các trạm mặt đất và vệ tinh, chẳng hạn như trong mạng điện thoại di động.

Tia hồng ngoại thường được sử dụng cho các phương thức truyền thông qua mạng trong khoảng cách ngắn, cho phép phát sóng giữa hai điểm hoặc từ một điểm đến nhiều trạm thu Ngoài ra, tia hồng ngoại và các tần số ánh sáng cao hơn cũng có thể được truyền qua cáp quang.

Vật tải cáp

3.2.1 Cáp xoắn đôi (Twisted pair)

Cáp xoắn đôi là loại cáp được cấu tạo từ nhiều cặp dây đồng xoắn lại, giúp ngăn chặn nhiễu điện từ bên ngoài Loại cáp này giảm thiểu sự phát xạ từ cáp UTP và hạn chế hiện tượng xuyên âm giữa các cặp cáp liền kề.

Cáp xoắn giúp giảm nhiễu hiệu quả nhờ vào việc hai dây chỉ truyền một đường dữ liệu thông qua hiệu điện thế giữa chúng Khi có nhiễu xảy ra, hai dây xoắn vào nhau sẽ chịu ảnh hưởng giống nhau, dẫn đến việc điện áp tăng hoặc giảm đồng nhất Do đó, hiệu điện thế giữa hai dây vẫn được duy trì, đảm bảo rằng dữ liệu truyền tải vẫn chính xác.

Cáp xoắn đôi được sử dụng phổ biến nhờ giá thành thấp và khả năng truyền dữ liệu tối đa lên đến hàng chục Gigabit/giây (Gbps) với tần số dao động đạt 600MHz Loại cáp này rất phù hợp cho việc triển khai kết nối từ đường trục chính đến các nút mạng.

Trong mạng LAN, có hai loại cáp xoắn đôi phổ biến: cáp không có vỏ bọc chống nhiễu (UTP) và cáp có vỏ bọc chống nhiễu (STP).

 Cáp xoắn đôi không có vỏ bọc chống nhiễu UTP (Unshielded Twisted Pair)

Hình 3.1: Cáp xoắn đôi UTP

Cáp UTP, mặc dù không có vỏ bọc chống nhiễu, nhưng lại nổi bật với tính linh hoạt và độ bền cao Được cấu tạo từ nhiều cặp xoắn giống như cáp STP, cáp UTP sử dụng chuẩn 10BaseT hoặc 100BaseT và trở thành loại cáp mạng cục bộ phổ biến nhất nhờ giá thành rẻ Độ dài tối đa của một đoạn cáp UTP là 100 mét, tuy nhiên, do thiếu lớp vỏ bọc chống nhiễu, nó dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu từ các thiết bị và cáp khác, nên thường được sử dụng để đi dây trong nhà Đầu nối tiêu chuẩn cho cáp UTP là RJ-45 và cáp này có nhiều loại khác nhau.

- Loại 1 (Cat 1): truyền âm thanh, tốc độ nhỏ hơn 4Mbps

- Loại 2 (Cat 2): cáp này gồm 4 dây xoắn đôi, tốc độ 4Mbps

- Loại 3 (Cat 3): truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 10 Mbps Cáp này gồm

4 dây xoắn đôi với 3 mắt xoắn trên mỗi foot

- Loại 4 (Cat 4): truyền dữ liệu với 4 cặp xoắn đôi, tốc độ đạt được 16 Mbps

- Loại 5 (Cat 5): truyền dữ liệu, 4 cặp xoắn đôi, tốc độ 100Mbps

- Loại 6 (Cat 6): Thích hợp cho đường truyền 300Mbps

 Cáp xoắn đôi có vỏ bọc chống nhiễu STP (Shield Twisted Pair)

Cáp STP bao gồm nhiều cặp xoắn được bọc bên ngoài bằng lớp vỏ dây đồng bện, giúp chống nhiễu từ bên ngoài và ngăn chặn phát xạ nhiễu bên trong Lớp vỏ này được nối đất để giải phóng nhiễu, cho phép cáp STP hoạt động ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện Nhờ vậy, cáp STP có tốc độ truyền dữ liệu cao hơn và có khả năng truyền tín hiệu qua khoảng cách xa tốt hơn so với cáp xoắn đôi trần.

Hình 3.2: Cáp xoắn đôi STP

Cáp STP có giá thành cao hơn cáp UTP và lý thuyết có thể đạt tốc độ truyền lên đến 500Mbps, nhưng thực tế chỉ đạt khoảng 155Mbps trong khoảng cách 100m Tín hiệu truyền sẽ suy yếu khi chiều dài cáp tăng, do đó thường chỉ sử dụng các đoạn cáp ngắn hơn 100m Cáp STP sử dụng đầu nối DIN (DB-9).

Cáp đồng trục bao gồm hai dây dẫn với một trục chung, trong đó có một dây dẫn trung tâm thường là dây đồng cứng và một dây dẫn bên ngoài tạo thành ống bao xung quanh Dây dẫn bên ngoài thường là dây bện kim loại, có chức năng chống nhiễu, còn được gọi là lớp bọc kim Giữa hai dây dẫn là lớp cách ly, và lớp vỏ plastic bên ngoài cùng giúp bảo vệ cáp.

Cáp đồng trục có độ suy hao thấp hơn so với các loại cáp đồng khác, như cáp xoắn đôi, nhờ vào khả năng chống chịu tốt với môi trường Các mạng cục bộ sử dụng cáp đồng trục có thể đạt kích thước lên đến vài ngàn mét, và loại cáp này thường được áp dụng trong các mạng dạng đường thẳng (Bus).

Dây đồng trục có hai loại chính: loại mỏng (0,25 inch) và loại dày (0,5 inch), được thiết kế để truyền tín hiệu cho băng tần cơ bản hoặc băng tần rộng Loại cáp dày thường được sử dụng cho khoảng cách xa, trong khi loại mỏng thích hợp cho khoảng cách gần, với tốc độ truyền tín hiệu có thể đạt tới 35 Mbps Ngoài ra, dây cáp đồng trục còn được chia thành hai loại: loại cứng với lớp bảo vệ dày đặc và loại dẻo với viền bảo vệ thường là dây đồng Mặc dù cả hai loại cáp đều hoạt động với tốc độ giống nhau, nhưng cáp đồng trục mỏng có độ suy hao tín hiệu lớn hơn.

Hiện nay có cáp đồng trục sau:

- RG -58,50 ohm: dùng cho mạng Thin Ethernet

- RG -59,75 ohm: dùng cho truyền hình cáp

- RG -62,93 ohm: dùng cho mạng ARCnet

Các mạng cục bộ thường sử dụng cáp đồng trục với băng thông từ 2,5 đến 10 Mb/s, và chiều dài tối đa của một đoạn cáp nối trong mạng thường là 200m, chủ yếu được áp dụng cho cấu trúc Bus.

Cáp sợi quang bao gồm một dây dẫn trung tâm, là một hoặc nhiều sợi thủy tinh có khả năng truyền dẫn tín hiệu quang, được bọc bởi lớp vỏ phản xạ nhằm giảm thiểu mất mát tín hiệu Lớp vỏ ngoài cùng bằng plastic có chức năng bảo vệ cáp Cáp sợi quang chỉ truyền tín hiệu quang, không phải tín hiệu điện, do đó, dữ liệu cần được chuyển đổi thành tín hiệu quang trước khi truyền và sẽ được chuyển đổi lại thành tín hiệu điện khi nhận.

Cáp quang có đường kính từ 8.3 đến 100 micron, với lõi sợi thủy tinh kích thước nhỏ, khiến việc đấu nối trở nên khó khăn Điều này yêu cầu công nghệ đặc biệt và kỹ thuật cao, dẫn đến chi phí cao cho quá trình thi công.

Cáp quang có khả năng truyền tải dữ liệu lên tới hàng Gbps và cho phép khoảng cách lắp đặt xa nhờ vào độ suy hao tín hiệu thấp Hơn nữa, việc sử dụng cáp sợi quang không phụ thuộc vào tín hiệu điện từ giúp nó hoàn toàn không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ, đồng thời tín hiệu truyền cũng không thể bị phát hiện hay thu thập bởi các thiết bị điện tử bên ngoài.

Chỉ trừ nhược điểm khó lắp đặt và giá thành còn cao, nhìn chung cáp quang thích hợp cho mọi mạng hiện nay và sau này

Ta có thể tổng hợp các tính năng kỹ thuật của một số loại cáp mạng trong bảng sau:

Loại cáp Cáp xoắn đôi

Cáp đồng trục mỏng (Thin cáp)

Cáp đồng trục dày (Thick cáp)

Bằng đồng, 2 dây, đường kính 5mm

Bằng đồng, 2 dây, đường kính 10mm

Chiều dài đoạn tối đa

Số đầu nối tối đa trên đoạn

Mbit/s Được Được Được Được

Mbit/s Được Không Không Được

Chống nhiễu Tốt Tốt Rất tốt Hoàn toàn

Bảo mật Trung bình Trung bình Trung bình Hoàn toàn Độ tin cậy Tốt Trung bình Tốt Tốt

Lắp đặt Dễ dàng Trung bình Khó Khó

Khắc phục lỗi Tốt Không tốt Không tốt Tốt

Quản lý Dễ dàng Khó Khó Trung bình

Rất thấp Thấp Trung bình Cao Ứng dụng tốt nhất

Hệ thống Workgroup Đường backbone Đường backbone trong tủ mạng Đường backbone dài giữa các tòa nhà

Vật tải vô tuyến

Vật tải vô tuyến sử dụng dải sóng cho thông tin vô tuyến từ dải Radio đến hồng ngoại, với dải sóng Radio có tốc độ 1 đến 10Mbps và độ tổn hao lớn khi truyền trong bầu khí quyển Trong khi đó, tia hồng ngoại có thể đạt tốc độ lên tới 16Mbps.

Mạng không dây Wireless hiện nay đã khắc phục hầu hết các vấn đề về tốc độ nhiễu cao và tính bảo mật kém, đồng thời giảm thiểu sự phức tạp của thiết bị thu nhận Do đó, Wireless đang trở thành một giải pháp mạng hiện đại, bổ sung hiệu quả cho mạng có dây.

Phần tiếp theo sẽ giới thiệu về một số chuẩn mạng không dây phổ biến hiện nay:

Chuẩn không dây B (802.11b) hoạt động ở tần số 2.4GHz, cho phép truyền dữ liệu với tốc độ 11Mbps trong khoảng cách từ 100-150 feet (khoảng 30-45m) Tuy nhiên, phạm vi phát sóng có thể bị ảnh hưởng bởi các vật thể phản xạ và tín hiệu từ các thiết bị khác như gương, tường, cũng như vị trí lắp đặt trong nhà hoặc ngoài trời.

Chuẩn không dây A (802.11a) hoạt động ở tần số 5GHz, nơi có nhiều sóng điện thoại và vi sóng, có thể gây ra hiện tượng giao thoa Mặc dù đạt tốc độ tối đa 54Mbps, nhưng phạm vi phủ sóng chỉ khoảng 75 feet (khoảng 20m) Đặc biệt, chuẩn A không tương thích với chuẩn B và G do hoạt động ở dải tần số khác nhau.

 Không dây chuẩn-A+G (802.11a + g) – Hoạt động trên cả hai dải tần số

2,4GHz và 5GHz Hai dải sóng vô tuyến này làm việc đồng thời và chúng là toàn bộ độ rộng của dải tần

Không dây chuẩn-G (802.11g) có tốc độ nhanh gấp 5 lần so với chuẩn-B, đạt 54Mbps, mang lại giá trị và hiệu suất tốt nhất cho người dùng Mặc dù thiết bị không dây chuẩn-B có thể hoạt động cùng với thiết bị chuẩn-G, nhưng sẽ không đạt được hiệu suất tối ưu của chuẩn-G về tốc độ.

Công nghệ không dây chuẩn-N (802.11n) là thế hệ tiếp theo của mạng không dây tốc độ cao, hỗ trợ tốt cho các ứng dụng băng rộng như nghe nhạc, xem video và thoại Công nghệ này dựa trên MIMO (Multiple Input, Multiple Output), cho phép truyền và nhận dữ liệu qua nhiều sóng vô tuyến trên nhiều kênh khác nhau.

Đấu phần cứng

Có nhiều phương pháp bấm dây mạng dựa trên loại cáp và mục đích sử dụng Trong bài viết này, tôi sẽ hướng dẫn các bạn cách bấm cáp xoắn đôi một cách chi tiết.

Một dây cáp xoắn đôi tiêu chuẩn gồm tám sợi dây đồng, trong đó mỗi hai sợi được xoắn thành một cặp theo quy định màu sắc: nâu - trắng nâu, cam - trắng cam, xanh lá - trắng xanh lá, và xanh da trời - trắng xanh da trời.

Trước khi bấm dây mạng, cần phải có các thiết bị: Cáp mạng, đầu bấm RJ45 và kìm bấm mạng

Hình 3.5: Kìm và đầu bấm RJ45

Quá trình bấm dây mạng liên quan đến việc kết nối tám sợi dây đồng vào các điểm tiếp xúc bằng đồng trong đầu bấm RJ45 Các sợi dây được sắp xếp theo hai chuẩn chính là T568A và T568B, được quy định bởi Intel.

1 Trắng xanh lá 1 Trắng cam

3 Trắng cam 3 Trắng xanh lá

4 Xanh da trời 4 Xanh da trời

5 Trắng xanh da trời 5 Trắng xanh da trời

Có hai kỹ thuật bấm dây cáp là bấm cáp thẳng và bấm cáp chéo:

Hình 3.6: Kỹ thuật bấm dây cáp

Bấm cáp thẳng là phương pháp bấm cáp mà hai đầu kết nối phải tuân theo cùng một chuẩn, có thể là chuẩn A hoặc B Cáp thẳng thường được sử dụng để kết nối các thiết bị khác loại, chẳng hạn như từ máy tính, router đến hub hoặc switch.

Bấm cáp chéo là phương pháp kết nối cáp mà mỗi đầu cáp được bấm theo chuẩn khác nhau, ví dụ như một đầu theo chuẩn A và đầu còn lại theo chuẩn B Cáp chéo thường được sử dụng để kết nối các thiết bị giống nhau, chẳng hạn như giữa hai máy tính, hai Switch (Hub) hoặc từ máy tính đến Router Tuy nhiên, trong thực tế, cáp bấm thẳng cũng có thể được sử dụng để kết nối các thiết bị này.

Các bước bấm cáp mạng:

Đầu tiên, cắt bỏ lớp nhựa bảo vệ để lộ các sợi dây đồng bên trong Khi tháo xoắn giữa các sợi, chỉ nên cắt vừa đủ để các sợi dây đồng tiếp xúc với các lá đồng trong đầu RJ45 Nếu cắt quá dài, sẽ dễ bị đứt do đầu RJ45 không được bấm chắc vào sợi cáp.

Để thực hiện việc bấm dây, trước tiên bạn cần sắp xếp các dây đồng theo đúng thứ tự màu sắc của tiêu chuẩn mong muốn Nếu bạn muốn bấm theo chuẩn A, hãy sắp xếp dây theo thứ tự màu sắc của chuẩn A; tương tự, nếu bạn chọn bấm theo chuẩn B, hãy sắp xếp theo màu sắc của chuẩn B.

- Đưa từng sợi dây đồng có màu tương ứng theo chuẩn A hoặc B từ pin

1 đến pin 8 của RJ45 (quy định từ trái qua phải)

- Đặt đầu RJ45 trên vào khe tương ứng trên kìm mạng và bấm chặt sao cho các đầu dây đều tiếp xúc với các pin trên RJ45

Sau khi hoàn tất quá trình bấm, người dùng có thể kiểm tra kết quả bằng cách sử dụng các thiết bị như đồng hồ vạn năng, thiết bị kiểm tra chuyên dụng, hoặc kết nối dây vào các thiết bị thực tế để tiến hành kiểm tra trực tiếp.

Câu 1: Nêu các loại cáp mạng phổ biến hiện nay Trong các loại cáp đó, cáp nào có tốc độ cao và khoảng cách truyền xa nhất?

Cáp xoắn đôi có hai loại chính là cáp xoắn đôi không shield (UTP) và cáp xoắn đôi có shield (STP), mỗi loại đều có những ưu điểm như khả năng chống nhiễu tốt hơn cho STP, trong khi UTP lại có chi phí thấp hơn Các chuẩn mạng không dây phổ biến hiện nay bao gồm Wi-Fi 4 (802.11n), Wi-Fi 5 (802.11ac) và Wi-Fi 6 (802.11ax), trong đó Wi-Fi 6 mang lại tốc độ cao hơn và khả năng kết nối nhiều thiết bị hơn so với các chuẩn trước Để bấm cáp mạng, có các chuẩn như T568A và T568B, với cách sắp xếp dây khác nhau, T568A ưu tiên các dây màu xanh, trong khi T568B ưu tiên dây màu cam.

Câu 5: Để kết nối trực tiếp hai máy tính với nhau, ta cần bấm cáp mạng theo chuẩn nào? Tại sao?

Để thực hành bấm cáp mạng, bạn cần thực hiện các kết nối sau: a Nối trực tiếp máy tính với Switch; b Kết nối hai máy tính với nhau; c Kết nối máy tính với Modem; d Kết nối Modem với Switch; e Kết nối hai Switch với nhau.

TÔPÔ MẠNG

Các kiểu giao kết

Giao kết mạng, hay còn gọi là kiểu kết nối mạng gồm các kiểu tổng quát: điểm – điểm (point to point), điểm – nhiều điểm (broadcast) và đa chặng (multidrop)

Mạng point-to-point bao gồm nhiều nút, mỗi nút chỉ có thể liên lạc với các nút liền kề qua đường liên kết trực tiếp Trong mạng này, nếu một nút muốn giao tiếp với nút không liền kề, nó cần thông qua một vài nút trung gian Quá trình chuyển thông điệp bắt đầu từ nút nguồn đến nút liền kề, sau đó thông điệp được truyền tiếp qua các nút liền kề cho đến khi đến nút đích Việc chuyển dữ liệu qua các nút này thường được gọi là Bridging hoặc Routing Một số cấu trúc mạng dựa trên mô hình point-to-point phổ biến bao gồm topologies hình sao (star) và hình cây (tree).

Liên kết điểm – nhiều điểm (multi-drop) cho phép nhiều đối tác tham gia trong một mối liên kết, trong đó chỉ có một đối tác duy nhất (trạm chủ) có khả năng phát tín hiệu, trong khi các đối tác còn lại (trạm khách) nhận thông tin đồng thời Giao tiếp ngược lại từ trạm khách tới trạm chủ chỉ diễn ra theo kiểu điểm - điểm Về mặt vật lý, nhiều đối tác có thể được kết nối qua một cáp chung duy nhất.

Liên kết nhiều điểm (multi-point) cho phép nhiều đối tác tham gia vào một mối liên kết, với khả năng trao đổi thông tin tự do theo bất kỳ hướng nào Mỗi đối tác đều có quyền phát thông tin, và tất cả các trạm đều có thể nghe được Tương tự như liên kết điểm-nhiều điểm, một cáp dẫn duy nhất có thể được sử dụng để kết nối mạng giữa các đối tác.

Tôpô vật lý

Thông thường, mạng có ba dạng tôpô chính:

Mạng dạng thẳng (Linear Bus Topology)

- Mạng dạng vòng (Ring Topology)

- Mạng hình sao (Star Topology)

Ngoài ra, còn có một số dạng khác như các mạng kết hợp từ các dạng trên, mạng lai…

4.2.1 Mạng dạng thẳng (Linear Bus Topology)

Trong mạng hình Bus, các trạm kết nối với một đường truyền chung được gọi là bus Đường truyền này được giới hạn bởi hai đầu nối đặc biệt gọi là terminator Các trạm được kết nối với bus thông qua đầu nối chữ T (T-Connection) hoặc thiết bị thu phát (Transceiver).

Khi một trạm truyền dữ liệu, tín hiệu sẽ được phát đi trên đường truyền cho tất cả các trạm có khả năng nhận Đối với các bus một chiều, các terminator cần được thiết kế để phản hồi tín hiệu, giúp các trạm thu nhận tín hiệu hiệu quả Do đó, trong cấu trúc mạng bus, tín hiệu được truyền theo kiểu điểm - đa điểm.

Mạng dạng thẳng có lợi thế về thiết kế đơn giản và chi phí thấp, nhưng cũng gặp phải một số nhược điểm Cụ thể, mạng này dễ gây ùn tắc khi lưu lượng dữ liệu lớn và khó phát hiện hỏng hóc ở các đoạn Ngoài ra, việc ngừng một đoạn để sửa chữa có thể làm gián đoạn toàn bộ hệ thống.

4.2.2 Mạng dạng vòng (Ring Topology)

Trong mạng Ring, các trạm được kết nối thành một vòng thông qua các bộ chuyển tiếp (repeater), có chức năng nhận và chuyển tiếp tín hiệu đến trạm kế tiếp Tín hiệu trong vòng được truyền theo một hướng nhất định, và tại mỗi thời điểm, chỉ một trạm được phép truyền dữ liệu Dữ liệu truyền đi kèm với địa chỉ cụ thể của từng trạm tiếp nhận.

Mạng dạng vòng có ưu điểm là khả năng mở rộng dễ dàng và yêu cầu ít đường dây hơn so với các kiểu mạng khác Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của mạng này là tính chất kín của đường dây; nếu một điểm bị ngắt, toàn bộ hệ thống sẽ ngừng hoạt động.

4.2.3 Mạng hình sao (Star Topology)

Mạng hình sao bao gồm một trung tâm và các node thông tin, trong đó các node có thể là trạm đầu cuối, máy tính và các thiết bị khác Các thiết bị trung tâm như bộ chuyển mạch (Switch), bộ chọn đường (Router) và bộ phân kênh (HUB) đóng vai trò quan trọng Trung tâm mạng điều phối mọi hoạt động, thực hiện các chức năng cơ bản để đảm bảo hiệu suất và tính ổn định của toàn bộ hệ thống.

- Xác định cặp địa chỉ gửi và nhận được phép chiếm tuyến thông tin và liên lạc với nhau

- Cho phép theo dõi và xử lý sai trong quá trình trao đổi thông tin

- Thông báo các trạng thái của mạng

Mạng hình sao tại Trường TCN số 20-BQP có ưu điểm nổi bật là hoạt động theo nguyên lý nối song song, giúp duy trì hoạt động bình thường ngay cả khi một thiết bị ở một node thông tin bị hỏng Cấu trúc mạng đơn giản cùng với các thuật toán điều khiển ổn định, cho phép mạng dễ dàng mở rộng hoặc thu hẹp theo nhu cầu của người sử dụng.

Mạng có nhược điểm lớn là khả năng mở rộng hoàn toàn phụ thuộc vào thiết bị trung tâm; khi thiết bị này gặp sự cố, toàn bộ mạng sẽ ngừng hoạt động Ngoài ra, mạng yêu cầu kết nối độc lập từng thiết bị tại các trạm thông tin với khoảng cách tối đa chỉ 100m, điều này hạn chế khả năng mở rộng Hơn nữa, cấu trúc mạng hình sao dẫn đến việc tiêu tốn nhiều thiết bị và băng thông truyền tải.

4.2.4 Mạng dạng lưới (Mesh Topology)

Cấu trúc lưới là lựa chọn tối ưu cho các mạng quan trọng không thể ngừng hoạt động, như trong các nhà máy điện nguyên tử và các hệ thống an ninh quốc phòng Trong cấu trúc này, mỗi máy tính được kết nối với tất cả các máy khác, tạo ra một mạng lưới vững chắc và đáng tin cậy, tương tự như cấu trúc của Internet.

 Kết hợp mạng dạng thẳng và dạng Bus

Cấu hình mạng này sử dụng bộ phận tách tín hiệu (splitter) làm thiết bị trung tâm, cho phép hệ thống dây cáp mạng lựa chọn giữa hai kiểu cấu trúc: Ring Topology hoặc Linear Bus Topology.

Cấu hình ARCNET cho phép tạo ra mạng lưới với nhiều nhóm làm việc ở khoảng cách xa, sử dụng dạng kết hợp giữa Star và Bus Topology Điều này mang lại sự linh hoạt trong việc bố trí dây dẫn, dễ dàng thích ứng với bất kỳ tòa nhà nào.

 Kết hợp mạng hình sao và dạng vòng

Cấu hình mạng dạng kết hợp giữa Topology Star và Ring sử dụng một "thẻ bài" (Token) để truyền thông tin quanh một HUB trung tâm Mỗi trạm làm việc được kết nối với HUB, đóng vai trò là cầu nối giữa các trạm và giúp tăng khoảng cách cần thiết trong mạng.

4.2.6 So sánh tính năng giữa các tôpô mạng

Bảng so sánh dưới đây giúp ta thấy được ưu nhược điểm của từng loại tôpô mạng để có sự lựa chọn tôpô cho phù hợp

Trường TCN số 20-BQP Page 42 Đường thẳng Vòng Tròn Hình sao Ứng dụng

Tốt cho trường hợp mạng nhỏ và mạng có giao thông thấp và lưu lượng dữ liệu thấp

Mạng có số trạm ít và hoạt động với tốc độ cao là lựa chọn tốt cho những khu vực mà các trạm không cách xa nhau, hoặc trong trường hợp lưu lượng dữ liệu phân bố không đều.

Mạng sao là giải pháp tối ưu cho việc tích hợp dữ liệu và tín hiệu âm thanh Cấu trúc này thường được áp dụng trong các mạng điện thoại công cộng, giúp giảm độ phức tạp trong quá trình truyền tải thông tin.

Không phức tạp Đòi hỏi thiết bị tương đối phức tạp

Việc truyền tải thông điệp qua tuyến đường rất đơn giản; trạm phát chỉ cần biết địa chỉ của trạm nhận mà không cần thông tin dẫn đường.

Truyền dữ liệu

Trong mạng cục bộ, các trạm kết nối trực tiếp vào đường truyền chung Khi nhiều trạm gửi tín hiệu đồng thời, tín hiệu sẽ chồng chéo và bị hỏng Do đó, cần có phương pháp tổ chức chia sẻ đường truyền để đảm bảo việc truyền thông diễn ra chính xác.

Có hai phương pháp chia sẻ đường truyền chung thường được dùng trong các mạng cục bộ:

- Truy nhập đường truyền một cách ngẫu nhiên, theo yêu cầu Đương nhiên phải có tính đến việc sử dụng luân phiên và nếu trong trường hợp do có

Trường TCN số 20-BQP đề cập đến việc nhiều trạm cùng truyền tin, dẫn đến tình trạng tín hiệu bị trùm lên nhau và cần phải truyền lại Giao thức truy cập CSMA/CD là một ví dụ điển hình cho phương pháp này.

Giao thức Tokenring sử dụng cơ chế trọng tài để cấp quyền truy cập đường truyền, nhằm ngăn chặn xung đột trong quá trình truyền dữ liệu.

Câu 1: Tô pô mạng là gì? Tại sao cần phải thiết kế Tôpô mạng

Câu 2: Có mấy loại Tôpô mạng? Nêu đặc điểm của từng loại

Câu 3: Quan sát phòng thực hành của các bạn và cho biết các máy tính trong phòng được nối mạng với nhau theo loại Tôpô gì? Giải thích?

Câu 4: Loại Tôpô mạng nào vẫn giúp hệ thống mạng duy trì hoạt động khi có một máy trạm bị hỏng

Câu 5: Nêu các cơ chế truyền dữ liệu trong Tôpô mạng

CÁC BỘ GIAO THỨC

Các mô hình và giao thức

Việc trao đổi thông tin cần tuân thủ những nguyên tắc nhất định để đạt hiệu quả, tương tự như trong giao tiếp giữa hai người, nơi mỗi bên phải lắng nghe và nói Trong môi trường mạng, việc truyền thông cũng yêu cầu quy tắc và quy ước liên quan đến cú pháp dữ liệu, thủ tục gửi và nhận dữ liệu, cũng như kiểm soát chất lượng thông tin Tất cả những quy tắc này được gọi là giao thức mạng (Protocol).

Giao thức mạng là tập hợp các quy tắc và quy định hướng dẫn cách thức truyền nhận thông tin giữa các máy tính trong mạng.

TCP/IP là bộ giao thức quan trọng giúp kết nối các hệ thống mạng khác nhau Hiện nay, TCP/IP được áp dụng phổ biến trong cả mạng cục bộ và mạng toàn cầu Internet.

Hình 5.1: Mô hình OSI (bên trái) và mô hình TCP/IP (bên phải)

TCP/IP được xem là giản lược của mô hình tham chiếu OSI với bốn tầng như sau:

- Tầng liên kết mạng (Network Access/ Network Interface Layer)

- Tầng giao vận (Host-to-Host Transport Layer)

- Tầng ứng dụng (Application Layer)

Hình 5.2: Các giao thức ở mỗi tầng

Dữ liệu ở mỗi tầng được kết cấu dưới các dạng như sau:

Tầng liên kết, hay còn gọi là tầng liên kết dữ liệu, là tầng thấp nhất trong mô hình TCP/IP Tầng này bao gồm các thiết bị giao tiếp mạng và chương trình cung cấp thông tin cần thiết để hoạt động, cho phép truy cập đường truyền vật lý thông qua các thiết bị giao tiếp mạng.

Tầng Internet (còn gọi là tầng mạng) xử lý quá trình truyền gói tin trên mạng Các giao thức của tầng này bao gồm: IP (Internet Protocol), ICMP

(Internet Control Message Protocol), IGMP (Internet Group Messages Protocol)

Tầng giao vận chịu trách nhiệm về luồng dữ liệu giữa hai trạm, hỗ trợ các ứng dụng của tầng trên Hai giao thức chính của tầng này là TCP (Transmission Control Protocol) và UDP (User Datagram Protocol) TCP đảm bảo một luồng dữ liệu tin cậy giữa hai trạm thông qua việc sử dụng các cơ chế như chia nhỏ gói tin.

Tầng trên của Trường TCN số 20-BQP chia các gói tin thành kích thước phù hợp cho tầng mạng bên dưới và đảm bảo việc nhận gói tin với hạn chế thời gian time-out, giúp bên nhận biết các gói tin đã gửi Vì tầng này đảm bảo tính tin cậy, tầng trên không cần phải lo lắng về điều đó UDP cung cấp dịch vụ đơn giản hơn cho tầng ứng dụng bằng cách gửi gói dữ liệu từ trạm này đến trạm khác mà không đảm bảo gói tin đến đích, do đó, các cơ chế đảm bảo độ tin cậy phải được thực hiện bởi tầng trên.

Tầng ứng dụng là lớp cao nhất trong mô hình TCP/IP, bao gồm các tiến trình và ứng dụng cho phép người dùng truy cập mạng Một số ứng dụng phổ biến trong tầng này bao gồm Telnet cho truy cập mạng từ xa, FTP (File Transfer Protocol) để truyền tệp, dịch vụ Email cho thư tín điện tử, và WWW (World Wide Web) cho việc duyệt web.

Netware IPX/SPX

Netware là hệ điều hành mạng được đưa ra bởi hãng Novell từ những năm

Novell NetWare là một hệ điều hành mạng an toàn, phổ biến trong các mạng cục bộ với nhiều người dùng Mặc dù có độ phức tạp cao trong việc lắp đặt và quản lý, hệ thống này được thiết kế theo mô hình Client-Server, phân chia máy tính thành hai loại khác nhau.

- Những máy tính cung cấp tài nguyên cho mạng gọi là Server hay còn gọi là máy chủ mạng

- Máy sử dụng tài nguyên mạng gọi là Client hay còn gọi là trạm làm việc

Netware là một hệ điều hành cho server, không chạy trên DOS, giúp loại bỏ các hạn chế của hệ điều hành này Nó sử dụng cấu trúc tổ chức tập tin và thư mục hiệu quả hơn, cho phép chia mỗi ổ đĩa thành một hoặc nhiều tập đĩa, tương tự như ổ đĩa logic trong DOS Các tập đĩa của Novell được đặt tên thay vì sử dụng chữ cái, nhưng để truy cập từ trạm làm việc chạy DOS, một chữ cái sẽ được gán cho tập đĩa của Netware.

Các trạm làm việc trong mạng Netware có thể bao gồm máy tính DOS và máy Macintosh Nếu mạng của bạn sử dụng cả máy PC và Macintosh, Netware sẽ là một lựa chọn hợp lý.

Tất cả các phiên bản của Netware đều sở hữu tính năng chịu đựng sai hỏng, giúp duy trì hoạt động của mạng ngay cả khi có sự cố phần cứng xảy ra.

NetWare là một hệ điều hành chuyên dụng, không phải là hệ điều hành đa năng, chủ yếu phục vụ cho các ứng dụng truy xuất tài nguyên trên mạng Novell NetWare cung cấp một tập hợp dịch vụ xác định cho người sử dụng, với hệ thống yêu cầu và phản hồi mà cả Client và Server đều hiểu.

Nhóm chương trình trên máy người dùng bao gồm hệ điều hành trạm và các giao diện cho phép người sử dụng truy cập tài nguyên mạng, đồng thời khai thác các tài nguyên của máy cục bộ Ngoài ra, chương trình còn hỗ trợ việc truyền số liệu qua mạng một cách hiệu quả.

Hệ điều hành trên máy chủ thực hiện các chức năng quan trọng như khởi động từ DOS, lưu trữ các thông số của DOS, chuyển CPU của server sang chế độ protected mode và quản lý tài nguyên mạng cho người sử dụng.

- Các tiện ích trên mạng: dành cho người sử dụng và người quản trị mạng

- Novell NetWare hỗ trợ các giao thức cơ bản sau:

- Giao thức truy xuất (Access Protocol) (Ethernet, Token Ring, ARCnet, ProNET-10, FDDI)

- Giao thức trao đổi gói tin trên mạng (IPX/SPX – Internet Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange) là giao thức quan trọng của Netware

- Giao thức thông tin tìm đường (Routing Information Protocol – RIP)

- Giao thức thông báo dịch vụ (Sevice Advertising Protocol – SAP)

- Giao thức nhân NetWare (NetWare Core Protocol - NCP) cho phép người dùng truy xuất vào file server

Để đáp ứng nhu cầu thích nghi với nhiều loại mạng và đơn giản hóa việc nâng cấp cũng như quản lý, Novell NetWare được phân chia thành nhiều tầng giao thức, tương tự như cấu trúc 7 tầng của hệ thống mở OSI.

5.2.2 Bộ giao thức IPX/SPX

IPX là giao thức thuộc tầng mạng trong mô hình OSI, tương tự như giao thức IP trong TCP/IP Đây là giao thức chính trong hệ điều hành mạng, cho phép chuyển giao gói thông tin qua các mạng và mạng con khác nhau Mặc dù IPX chứa địa chỉ mạng, nhưng nó không đảm bảo việc chuyển giao hoàn chỉnh của thông điệp hoặc gói thông tin.

Trường TCN số 20-BQP Page 50 cho biết rằng giao thức IPX có thể gặp tình trạng mất gói tin khi mạng bị nghẽn Do đó, các ứng dụng yêu cầu truyền tin cậy, tương tự như việc "gửi thư bảo đảm", nên sử dụng giao thức SPX thay vì IPX.

SPX là giao thức đảm bảo truyền tải chính xác thông điệp giữa các máy tính trong mạng, tương tự như giao thức TCP trong bộ TCP/IP Nó sử dụng giao thức IPX làm cơ chế vận chuyển, cho phép các ứng dụng cung cấp tương tác Client/Server và PPP giữa các nút mạng Cùng với IPX, SPX tạo thành bộ giao thức IPX/SPX, tiêu chuẩn trong các mạng sử dụng hệ điều hành của Novell (Netware), tương tự như cách TCP và IP hợp thành bộ giao thức TCP/IP trong hệ điều hành mạng của Microsoft (Windows).

Internet Protocols

Giao thức Internet Protocol (IP) đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối các mạng con, tạo thành một liên kết mạng để truyền tải dữ liệu hiệu quả.

IP đóng vai trò quan trọng trong giao thức tầng mạng của mô hình OSI Là một giao thức không liên kết, IP không yêu cầu thiết lập kết nối trước khi truyền dữ liệu Bài viết này sẽ khám phá địa chỉ IPv4, thường được gọi tắt là IP.

Hình 5.3: Các giao thức tương ứng ở hai mô hình (OSI và TCP/IP)

5.3.2 Kiến trúc địa chỉ IP (IPv4)

Địa chỉ IP 32 bits được sử dụng để định danh các trạm (host) trong liên mạng, với mỗi giao diện trong máy tính hỗ trợ giao thức IP phải có một địa chỉ IP duy nhất Một máy tính có thể kết nối với nhiều mạng, do đó có thể sở hữu nhiều địa chỉ IP khác nhau Địa chỉ IP được chia thành 4 vùng, mỗi vùng gồm 8 bit, gọi là một Octet, và có thể được biểu diễn dưới dạng thập phân, nhị phân, hoặc lục phân Tuy nhiên, cách viết phổ biến nhất là sử dụng ký pháp thập phân có dấu.

Địa chỉ IP được cấu thành từ hai phần chính: địa chỉ mạng (Netid) và địa chỉ máy (Hostid), trong đó phần Netid đứng trước Hostid Chức năng của địa chỉ IP là cung cấp một định danh duy nhất cho mỗi máy tính trong mạng.

Các địa chỉ IP được chia thành 5 lớp: A, B, C, D và E, tùy thuộc vào tổ chức và kích thước của các mạng con Lớp A, B và C chứa các địa chỉ có thể gán được, trong khi lớp D được dành riêng cho kỹ thuật multicasting và lớp E dành cho các ứng dụng trong tương lai.

Netid là phần quan trọng trong địa chỉ mạng, giúp nhận diện từng mạng riêng biệt Mỗi mạng liên kết cần có một địa chỉ mạng (netid) riêng Các bit đầu tiên của byte đầu tiên được sử dụng để xác định lớp địa chỉ, với lớp A được biểu thị bằng 0, lớp B bằng 10, và lớp C bằng 110.

Cấu trúc của các lớp địa chỉ IP bao gồm lớp A, lớp B và lớp C, mỗi lớp có những đặc điểm riêng biệt Các lớp này được phân loại dựa trên cách thức phân chia và sử dụng địa chỉ IP trong mạng.

- Mạng lớp A: địa chỉ mạng (netid) là 1 Byte (Octet) và địa chỉ host (hostid) là 3 byte

- Mạng lớp B: địa chỉ mạng (netid) là 2 Byte và địa chỉ host (hostid) là

- Mạng lớp C: địa chỉ mạng (netid) là 3 Byte và địa chỉ host (hostid) là

Lớp A cho phép định danh tới 126 mạng, với tối đa khoảng 16 triệu host trên mỗi mạng Lớp này được dùng cho các mạng có số trạm cực lớn

Lớp B cho phép định danh tới 16384 mạng, với tối đa 65534 host trên mỗi mạng

Lớp C cho phép định danh tới 2 triệu mạng, với tối đa 254 host trên mỗi mạng Lớp này được sử dụng cho các mạng có ít trạm

Có một số địa chỉ IP đặc biệt không sử dụng bao gồm:

- 0.0.0.0 Địa chỉ hiện tại không xác định

5.3.3 Khuôn dạng của IP datagram Đơn vị dữ liệu dùng trong IP là các gói (packet), các gó này được gọi là datagram

Hình 5.6: Khuôn dạng IP Datagram

Trường TCN số 20-BQP Page 53 Ý nghĩa của thông số như sau:

Phiên bản (4 bits) chỉ ra phiên bản hiện tại của giao thức IP đang được cài đặt Việc xác định chỉ số phiên bản giúp các hệ thống sử dụng phiên bản cũ có thể trao đổi thông tin với các hệ thống sử dụng phiên bản mới.

 IHL (4 bits): chỉ độ dài phần đầu (Internet Header Length) của gói tin datagram, tính theo đơn vị từ (32 bits) Trường này bắt buột phải có vì phần đầu

IP có thể có độ dài thay đổi tùy ý Độ dài tối thiểu là 5 từ (20 bytes), độ dài tối đa là 15 từ hay là 60 bytes

Dịch vụ 8 bits đóng vai trò quan trọng trong việc xác định các tham số cần thiết để mạng nhận biết loại dịch vụ mà gói tin yêu cầu, bao gồm ưu tiên, thời gian trễ, băng thông và độ tin cậy Hình ảnh minh họa dưới đây sẽ giúp làm rõ ý nghĩa của trường 8 bits này.

- Precedence (3 bit): chỉ thị về quyền ưu tiên gửi datagram, nó có giá trị từ 0 (gói tin bình thường) đến 7 (gói tin kiểm soát mạng)

- D (Delay) (1 bit): chỉ độ trễ yêu cầu trong đó

- D = 0 gói tin có độ trễ bình thường

- D = 1 gói tin độ trễ thấp

- T (Throughput) (1 bit): chỉ độ thông lượng yêu cầu sử dụng để truyền gói tin với lựa chọn truyền trên đường thông suất thấp hay đường thông suất cao

- T = 0 thông lượng bình thường và

- R (Reliability) (1 bit): chỉ độ tin cậy yêu cầu

- R = 0 độ tin cậy bình thường

Độ dài tổng cộng của gói tin là 16 bit, bao gồm cả phần đầu, tính theo đơn vị byte với kích thước tối đa là 65535 bytes Mặc dù giới hạn này hiện tại rất lớn, nhưng trong tương lai, với sự phát triển của mạng Gigabit, việc sử dụng các gói tin có kích thước lớn sẽ trở nên cần thiết.

Mã định danh (16 bits) cùng với các tham số khác như Địa chỉ Nguồn và Địa chỉ Đích, được sử dụng để xác định duy nhất một datagram trong suốt thời gian nó tồn tại trên mạng.

Cờ (Flags) trong trường 3 bit có vai trò quan trọng trong việc điều khiển phân đoạn các datagram Khi các gói tin di chuyển, chúng có thể bị chia nhỏ thành nhiều phần Trường Flags giúp quản lý quá trình phân đoạn và tái lắp ghép dữ liệu Giá trị của Flags xác định liệu gói tin có được phép phân đoạn hay không, cũng như chỉ ra gói tin phân đoạn cuối cùng trong chuỗi.

Offset cho biết vị trí dữ liệu thuộc phân đoạn tương ứng với đoạn bắt đầu của gói dữ liệu gốc Ý nghĩa cụ thể của trường Flags là:

- bit 0: reserved - chưa sử dụng, luôn lấy giá trị 0

- bit 1: (DF) = 0 (May Fragment) = 1 (Don't Fragment)

- bit 2: (MF) = 0 (Last Fragment) = 1 (More Fragments)

Fragment Offset (13 bits) chỉ định vị trí của đoạn trong datagram theo đơn vị 8 bytes Điều này có nghĩa là mỗi gói tin, ngoại trừ gói tin cuối cùng, cần chứa một vùng dữ liệu có độ dài là bội số của 8 bytes Để tính độ lệch byte, giá trị của Fragment Offset phải được nhân với 8.

Thời gian tồn tại (Time to Live - TTL) là một thông số quan trọng trong mạng, được quy định bằng 8 bits, nhằm xác định thời gian sống của gói tin (tính bằng giây) để ngăn chặn tình trạng gói tin bị lặp lại vô hạn Giá trị TTL được thiết lập bởi trạm gửi và giảm đi 1 đơn vị mỗi khi gói tin đi qua một router trong liên mạng Mục đích của việc giảm TTL tại mỗi router là để giới hạn thời gian tồn tại của các gói tin, từ đó kết thúc các vòng lặp không cần thiết trong mạng.

- Nút trung gian của mạng không được gửi 1 gói tin mà trường này có giá trị bằng 0

- Một giao thức có thể ấn định Tim To Live để thực hiện cuộc ra tìm tài nguyên trên mạng trong phạm vi mở rộng

- Một giá trị cố định tối thiểu phải đủ lớn cho mạng hoạt động tốt

Giao thức (8 bit) xác định giao thức tầng trên sẽ nhận dữ liệu tại trạm đích, thường là TCP hoặc UDP được cài đặt trên IP Chẳng hạn, giá trị trường Protocol của TCP là 6, trong khi giá trị của UDP là 17.

 Header Checksum (16 bits): Mã kiểm soát lỗi của header gói tin IP

 Source Address (32 bits): Địa chỉ của máy nguồn

 Destination Address (32 bits): địa chỉ của máy đích

 Options (độ dài thay đổi): khai báo các lựa chọn do người gửi yêu cầu

(tuỳ theo từng chương trình)

 Padding (độ dài thay đổi): Vùng đệm, được dùng để đảm bảo cho phần header luôn kết thúc ở một mốc 32 bits

Apple Talk

Apple Talk là một kiến trúc mạng do Apple phát triển dành cho máy tính Macintosh Ban đầu, nó chỉ hoạt động trên hệ thống cáp Local Talk, với phạm vi ứng dụng hạn chế Tuy nhiên, với nhu cầu thị trường ngày càng tăng, Apple đã giới thiệu đặc tả Apple Talk Phase 2 vào năm 1989, mở rộng khả năng và ứng dụng của Apple Talk, cho phép tích hợp trên Ethernet và Tokenring, hướng tới việc sử dụng trong các mạng doanh nghiệp.

Apple Talk chủ yếu được cài đặt trong các môi trường mạng cục bộ, nhưng nó đã được phát triển đầy đủ với các giao thức ở nhiều tầng khác nhau Các giao thức này bao gồm Local Talk, Ethernet Talk và Token Talk, phục vụ cho việc truy cập đường truyền mạng.

Trường TCN số 20-BQP Page 59 truyền (Link Access Protocol), do vậy còn có tên gọi tương ứng LLAP, ELAP và TLAP

Kiến trúc mạng số hóa (Digital Network Architecture)

 Digital Data Communications Message Protocol – DDCMP

DDCMP – Giao thức thông điệp truyền thông dữ liệu số hóa, là giao thức kết nối dữ liệu DDCMP có các khả năng sau:

- Dịch vụ bất đồng bộ và đồng bộ

- Các chế độ bán song công hay song công đầy đủ

- Tác vụ liên điểm hay ba điểm

- Điều khiển lỗi hướng kết nối bằng các lệnh và các tín hiệu báo nhận cùng với khả năng phát hiện lỗi gốc – CRC

- Điều khiển luồng LLC và lập chuỗi thông điệp

- Xác định dạng thức frame dữ liệu và cú pháp lệnh chuyển giao frame

 Connectionless-Mode Network Service – CLNS

CLNS - Dịch vụ mạng chế độ gram dữ liệu, là dịch vụ tầng mạng kết hợp ba giao thức ISO:

- ISO 8473 Dịch vụ mạng chế độ gram dữ liệu quản lý truyền thông giữa các thiết bị

- SO 9542 Giao thức định tuyến hoạt động giữa các thiết bị và các hệ thống Router

- ISO 10589 Giao thức định tuyến hoạt động giữa các Router

 Connection-Mode Network Service – CONS

CONS - Dịch vụ mạng chế độ kết nối, là dịch vụ tầng mạng hướng kết nối dựa trên các giao thức:

- ISO 8208 Phiên bản ISO của giao thức chuyển gói tin X.25

- ISO 8878 Giao thức bổ sung cho phép các mạng X.25 cung cấp các dịch vụ hướng kết nối

 Connection-Oriented Transport Protocol Specification – ISO 8073

ISO 8073 là giao thức tầng chuyển tải cung cấp năm lớp dịch vụ đa dạng, cho phép lựa chọn theo các yêu cầu cụ thể Các kiểu thực thi mạng có thể chọn một cấp dịch vụ phù hợp dựa trên các yêu cầu về luồng, kiểm soát lỗi và lập chuỗi gói tin.

NSP, hay Giao thức các dịch vụ mạng, là một giao thức chuyển tải hướng kết nối, giúp quản lý các kênh song công một cách hiệu quả, bao gồm cả các kênh bình thường và đã được giải quyết (Expedited).

Session control là giao thức thực hiện các chức năng tầng phiên làm việc (Session) và phiên trình bày (Presentation) bao gồm:

- Phân giải địa chỉ/tên

- Quản lý tuyến kết nối chuyển tải

- Quản lý ID kết nối

- Chọn các ngăn giao thức

ISO 8327 là giao thức tầng phiên làm việc (Session) thực thi định chuẩn Session Service Definition – ISO 8326 cung cấp các dịch vụ:

- Thiết lập tuyến kết nối, chuyển giao dữ liệu bán song công, và giải phóng tuyến kết nối

- Hỗ trợ nhiều tuyến kết nối tầng chuyển tải (Transport) cho mỗi phiên làm việc

- Đồng bộ hóa gói tin

 Abstract Syntax Notation One with Basic Encoding Rules – ASN.1 with BER

ASN.1 với BER (ISO 8824) là một bộ quy tắc cú pháp mở rộng, thiết lập các cấu trúc và kiểu dữ liệu Các giao thức này hoạt động tại tầng trình bày, cung cấp khả năng truyền tải dữ liệu hiệu quả và linh hoạt.

 File Transfer, Access, and Management – FTAM

FTAM (ISO 8571) là giao thức dịch vụ tệp tin ở tầng ứng dụng, định chuẩn các kiểu tư liệu và dịch vụ cụ thể Giao thức này cũng cho phép các doanh nghiệp phát triển các thực thi tùy biến, mang lại sự linh hoạt trong việc áp dụng.

Các kiểu tư liệu chuẩn bao gồm các tệp tin phân cấp, nhị phân và cơ bản

Các dịch vụ chuẩn bao gồm việc chuyển giao và quản lý tệp tin

DAP – Giao thức truy cập dữ liệu, thực hiện các dịch vụ tệp tin bao gồm việc tạo, xóa, lưu trữ, truy xuất và chuyển giao tệp tin

 Network Virtual Terminal Service – NVTS

NVTS - Dịch vụ trạm đầu cuối ảo, cho phép nhiều trạm đầu cuối truy cập các dịch vụ máy tính

Hệ thống MAILbus và X.400 cung cấp dịch vụ thông điệp điện tử hiệu quả Sản phẩm MAILbus hỗ trợ dịch vụ thư cá nhân và sử dụng chuẩn X.400 để giao tiếp với các hệ thống X.400 khác.

Name Service là dịch vụ đặt tên cấp ứng dụng, cung cấp tính năng phân giải địa chỉ/tên X.500 là chuẩn của dịch vụ đặt tên

TẬP CHƯƠNG 5

KIẾN TRÚ C MẠNG

6.1 Khảo sát các định chuẩn ARCnet

ARCnet (Attached Resource Computer Network) is a networking standard developed by the American company Datapoint in 1968, making it one of the earliest local area networks (LANs) available on the market It predates the IEEE Project 802 standard and features a hybrid Star/Bus topology.

Hình 6.1: Kiến trúc mạng ARCnet

ARCnet sử dụng phương pháp truy cập truyền “chuyển thẻ bài”, cho phép thẻ bài di chuyển từ máy tính này sang máy tính khác theo thứ tự số, bất kể vị trí của các máy tính trong mạng Quá trình này diễn ra tuần tự, bắt đầu từ máy tính thứ nhất và tiếp tục đến máy tính thứ hai.

- Tối đa 508 Byte dữ liệu

Mạng Arcnet là một trong những loại mạng sớm nhất, hiện nay không còn được lắp đặt rộng rãi, nhưng vẫn được sử dụng tại một số cơ quan nhỏ ở những quốc gia tiên phong trong công nghệ mạng.

6.2 Tìm hiểu định chuẩn Ethernet

Ethernet là kiến trúc mạng LAN phổ biến, thường được cấu trúc theo dạng Bus hoặc Star Với tốc độ truyền dữ liệu thường xuyên đạt 10Mbps, Ethernet sử dụng phương pháp CSMA/CD để quản lý lưu thông trên cáp chính.

Môi trường Ethernet hoạt động thụ động, lấy năng lượng từ máy tính và sẽ tiếp tục hoạt động cho đến khi kết nối bị ngắt hoặc cắt đứt.

Những đặc điểm cơ bản của Ethernet

- Cấu hình truyền thông dạng Bus

- Cấu hình khác Star Bus

- Kiểu kiến trúc Dải gốc

- Phương pháp truy cập CSMA/CD

- Quy cách kỹ thuật IEEE802.3

- Vận tốc truyền 10Mbps hay 100Mbps

- Loại cáp Cáp đồng trục gầy, cáp đồng trục lớn, cáp UTP

- Theo tiêu chuẩn 100Mbps IEEE thì có 4 cấu hình Ethernet 10Mbps:

- Hệ điều hành mạng trên Ethernet:

Mỗi máy Ethernet, hay còn gọi là máy trạm, hoạt động độc lập mà không cần một trạm điều khiển trung tâm Tất cả các trạm đều kết nối với Ethernet thông qua một đường truyền tín hiệu chung, được gọi là đường trung gian Tín hiệu Ethernet được gửi theo chuỗi, từng bit một, qua đường truyền này.

Trường TCN số 20-BQP Page 68 mô tả quy trình gửi dữ liệu giữa các trạm thành viên Để thực hiện việc này, mỗi trạm cần lắng nghe kênh để xác định xem nó có rỗi hay không; chỉ khi kênh rỗi, trạm mới tiến hành gửi các gói dữ liệu.

Mỗi trạm có cơ hội tham gia vào truyền thông như nhau, không có sự ưu tiên cho bất kỳ trạm nào Việc truy cập vào kênh chung được quản lý bởi nhóm điều khiển truy nhập trung gian (Medium Access Control - MAC) tại mỗi trạm MAC hoạt động dựa trên phương pháp phát hiện va chạm sóng mang (CSMA/CD).

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) là phương pháp đa truy cập cảm nhận sóng mang có phát hiện xung đột

Phương pháp truy cập ngẫu nhiên được áp dụng trong tôpô bus, nơi tất cả các trạm mạng kết nối trực tiếp vào bus chung Mỗi trạm có khả năng truy cập ngẫu nhiên vào bus, điều này có thể dẫn đến xung đột khi hai hoặc nhiều trạm truyền dữ liệu đồng thời Dữ liệu được truyền theo định dạng chuẩn, bao gồm vùng thông tin điều khiển với địa chỉ dữ liệu.

CSMA/CD là một phương pháp cải tiến từ CSMA, hay còn gọi là LBT (Nghe trước khi nói) Nguyên tắc chính của phương pháp này là trạm cần kiểm tra tình trạng đường truyền trước khi gửi dữ liệu Nếu đường truyền rỗi, trạm sẽ tiến hành truyền dữ liệu theo định dạng chuẩn Ngược lại, nếu đường truyền đang bận, trạm sẽ phải áp dụng một trong ba giải thuật để xử lý tình huống.

- Trạm tạm “rút lui” chờ đợi trong một thời đoạn ngẫu nhiên nào đó rồi bắt đầu “nghe” đường truyền (Non persistent)

- Trạm tiếp tục “nghe” đến khi đường truyền rỗi thì truyền dữ liệu đi với xác suất bằng 1 (1-persistent)

- Trạm tiếp tục “nghe” đến khi đường truyền rỗi thì truyền đi với xác suất p xác định trước (0

Định dạng
Số trang	110
Dung lượng	1,97 MB

Tiêu đề	Giáo trình Mạng máy tính
Trường học	Trường Cao đẳng nghề số 20
Chuyên ngành	Mạng máy tính
Thể loại	Giáo trình