Đề tài: Tìm hiểu lớp vật lý và các phương thức truyền dẫn & Lập trình mô phỏng mô hình mạng Token Ring LAN

Chia sẻ: Dang Ki | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:26

0
154
lượt xem
51
download

Đề tài: Tìm hiểu lớp vật lý và các phương thức truyền dẫn & Lập trình mô phỏng mô hình mạng Token Ring LAN

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong ngành khoa học mạng máy tính, mô hình OSI (Open Systems Interconnection) là một cơ sở dành cho việc chuẩn hóa các hệ thống truyền thông, nó được nghiên cứu và xây dựng bởi ISO (International Standardization Organization ).Việc nghiên cứu về mô hình OSI được bắt đầu tại ISO vào những năm 1970 và được công bố vào năm 1984 với mục tiêu nhằm tới việc nối kết các sản phẩm của các hãng sản xuất khác nhau, phối hợp các hoạt động chuẩn hóa trong các lĩnh vực viễn thông và hệ thống thông tin, đặt ra những qui tắc giao tiếp chuẩn...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Tìm hiểu lớp vật lý và các phương thức truyền dẫn & Lập trình mô phỏng mô hình mạng Token Ring LAN

  1. Tìm hi u l p v t lý và các ph ng ti n truy n d n Luận văn Đề tài: Tìm hiểu lớp vật lý và các phương thức truyền dẫn & Lập trình mô phỏng mô hình mạng Token Ring LAN Page 1 of 26
  2. Tìm hi u l p v t lý và các ph ng ti n truy n d n BÀI TẬP LỚN Môn mạng máy tính – ET4230, Mã lớp 47972 Đề số 3: Tìm hiểu lớp vật lý và các phương thức truyền dẫn & Lập trình mô phỏng mô hình mạng Token Ring LAN GV hướng dẫn Trần Quang Vinh Sinh viên thực hiện Trương Văn Kết 20081348 Nguyễn Hoàng Minh 20081742 Mai Văn Thược 20082626 Page 2 of 26
  3. Tìm hi u l p v t lý và các ph ng ti n truy n d n M ỤC L ỤC LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................................ 4 PHẦN I : TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH ................................................................................ 5 Giới thiệu về mạng máy tính ......................................................................................................... 5 1. Khái niệm và sơ lược lịch sử phát triển ................................................................................. 5 1.1. Lợi ích của việc sử dụng mạng máy tính ............................................................................... 5 1.2. Phân loại mạng máy tính ....................................................................................................... 6 1.3. 1.3.1. Theo khoảng cách địa lý :..................................................................................................... 6 1.3.2. Dựa theo kỹ thuật chuyển mạch .......................................................................................... 7 1.3.3. Dựa trên kiến trúc mạng (topology và protocol) ................................................................. 7 2. Ki n trúc phân t ng và mô hình OSI ................................................................................................ 8 2.1. Ki n trúc phân t ng ................................................................................................................. 8 2.2. Một số khái niệm cơ bản ............................................................................................................. 9 2.3. Mô hình OSI.............................................................................................................................. 10 2.3.1. Giới thiệu ............................................................................................................................ 10 2.3.2. Ý nghĩa của mô hình OSI ................................................................................................... 11 2.3.3. Mô hình 7 tầng OSI, chức năng của từ ng tầng .................................................................. 11 2.3.4. Quá trình đóng gói dữ liệu trong mô hình OSI ................................................................. 14 PHẦN II: LỚP VẬT LÝ VÀ CÁC PHƯƠNG THỨC TRUYỀN DẪN .................................................. 15 Các đặc trưng cơ bản cho đường truyền ..................................................................................... 15 1. Môi trường truyền dẫn có dây (guided transmission media) ..................................................... 16 2. Cáp đồng trục (coaxial cable) .............................................................................................. 16  Cáp xoắn đôi (Twisted Pair cable) ....................................................................................... 18  Cáp sợi quang (Fiber Optic Cable) ...................................................................................... 19  Truyền dẫn vô tuyến (Wireless transmission) ............................................................................. 21 3. Radio..................................................................................................................................... 21  Viba....................................................................................................................................... 21  Tia hồng ngoại ...................................................................................................................... 22  Các vấn đề liên quan .................................................................................................................... 22 4. Wireless propagation (lan truyền không dây) ........................................................................ 22  Light-of-sight transmission (Truyền đường thẳng) ............................................................... 22  PHẦN III: MÔ PHỎNG MÔ HÌNH MẠNG TOKEN RING LAN ....................................................... 23 Tổng quan về mạng Token Ring ...................................................................................................... 23 Page 3 of 26
  4. Tìm hi u l p v t lý và các ph ng ti n truy n d n Mô phỏng bằng OMNeT++................................................................................................................... 24 Kết quả mô phỏng ........................................................................................................................... 25 1 LỜI MỞ ĐẦU Trong ngành khoa học mạng máy tính, mô hình OSI (Open Systems Interconnection) là một cơ sở dành cho việc chuẩn hóa các hệ thống truyền thông, nó được nghiên cứu và xây dựng bởi ISO (International Standardization Organization ).Việc nghiên cứu về mô hình OSI được bắt đầu tại ISO vào những năm 1970 và được công bố vào năm 1984 với mục tiêu nhằm tới việc nối kết các sản phẩm của các hãng sản xuất khác nhau, phối hợp các hoạt động chuẩn hóa trong các lĩnh vực viễn thông và hệ thống thông tin, đặt ra những qui tắc giao tiếp chuẩn và thống nhất được các bên chấp nhận. Mô hình OSI có 7 lớp, mỗi lớp mô tả một phần chức năng độc lập như sau : Application Layer (lớp ứng dụng) : giao diện giữa ứng dụng và mạng.  Presentation Layer (lớp trình bày) : thỏa thuận khuôn dạng trao đổi dữ liệu.  Session Layer (lớp phiên) : Cho phép người dùng thiết lập các kết nối.  Transport Layer (lớp vận chuyển) : đảm bảo truyền thông giữa hai hệ thống.  Network Layer (lớp mạng): định hướng dữ liệu truyền trong môi trường liên  mạng.  DataLink Layer (lớp liên kết dữ liệu): xác định việc truy xuất đến các thiết bị  Physical Layer (Lớp vật lý): chuyển đổi dữ liệu thành các bít và truyền đi. Việc tách lớp của mô hình này mang lại nhiều lợi ích giúp cho ngành khoa học mạng có nhiều bước phát triển đột phá. Trong khuôn khổ nghiên cứu môn học Mạng Máy Tính, nhóm chúng em đã chọn đề tài “Tìm hiểu lớp vật lý và các phương thức truyền dẫn”. Do thời gian nghiên cứu cũng như vốn kiến thức còn hạn chế nên có thể bài nghiên cứu của chúng em còn có những thiếu sót. Mong thầy cô sẽ xem xét và đóng góp ý kiến để bài nghiên cứu của chúng em hoàn thiện hơn. Cảm ơn sự theo dõi của thày cô ! Page 4 of 26
  5. Tìm hi u l p v t lý và các ph ng ti n truy n d n PHẦN I : TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH 1. Giới thiệu về mạng máy tính 1.1. Khái niệm và sơ lược lịch sử phát triển Mạng máy tính (computer network) là một tập hợp gồm nhiều máy tính hay thiết bị xử lý thông tin được kết nối với nhau qua các đường truyền và có sự trao đổi dữ liệu với nhau. Có thể nói sự ra đời của máy tính nói chung và mạng máy tính nói riêng là một bước tiến nhảy vọt trong các hoạt động xă hội của loài người. Song song với sự phát triển đó th́ nhu cầu trao đổi thông tin ngày càng trở nên cần thiết. Sự ra đời và hoàn thiện mạng máy tính đă mở rộng tầm hoạt động của con người không chỉ trong một lĩnh vực, một quốc gia mà lan rộng ra trong phạm vi toàn cầu. Vào thời kì đầu những năm 60 của thế kỷ XX khi các máy tính lớn đang hoàn thiện và phát triển thì việc trao đổi khai thác thông tin giữa các máy tính với nhau là không thể thiếu được. Tại Mỹ, một số trung tâm máy tính lớn đă kết nối thành công mạng máy tính tạo ra một hướng phát triển mới cho công nghệ thông tin sau này. Đến thập kỉ 70-80, công nghệ truyền thông phát triển mạnh mẽ. Ngoài máy tính lớn, các máy tính cá nhân phát triển mạnh phục vụ đông đảo mọi đối tượng ngành nghề khác nhau để khai thác, kiểm duyệt, trao đổi thông tin từ những vị trí địa lý khác nhau đ̣òi hỏi phải có sự kết nối giữa các máy tính lại với nhau tạo ra sự chuyển biến có tính cách mạng trong vấn đề tổ chức, khai thác và sử dụng của hệ thống mạng máy tính, nhằm nâng cao hiệu quả khai thác tài nguyên, tăng độ tin cậy của hệ thống nhờ khả năng thay thế xử lý... khi xảy ra sự cố đối với một mạng hoặc một máy tính nào đó. Để đạt được mục tiêu đó nhiều tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế ra đời để đi đến một cái chung là thống nhất tiêu chuẩn hoá về mạng máy tính. Nhờ các tiêu chuẩn hoá quốc tế (ISO) mà mạng máy tính ngày càng thống nhất và hoàn thiện. 1.2. Lợi ích của việc sử dụng mạng máy tính Mạng máy tính đem lại cho người dùng rất nhiều lợi ích khi sử dụng mà các máy tính đơn lẻ không có được. Các phiên bản của nhiều bộ phận phần mềm có thể chạy trên mạng cho phép tiết kiệm đáng kể khi đem so sánh với việc mua nhiều phiên bản dùng cho nhiều máy lẻ. Trên mạng, các phần mềm tiện ích và tập tin dữ liệu được lưu ở các máy chủ dịch vụ tệp (File Server), mọi người có thể truy cập đến để xem và sử dụng. Đó là lợi ích của việc sử dụng chung các phần mềm tiện ích và tập tin dữ liệu.  Lợi ích của việc dùng chung tài nguyên : Các tài nguyên bao gồm các máy in, máy vẽ các thiết bị lưu trữ... tất cả đều là các thiết bị đắt tiền, nếu ta đem trang bị cho từng máy đơn lẻ th́ chi phí đắt mà ta lại không tận dụng được hết hiệu qủa và tính năng của các thiết bị này. Các thiết bị Page 5 of 26
  6. Tìm hi u l p v t lý và các ph ng ti n truy n d n cài đặt trên mạng vừa giảm tổng chi phí lắp đặt vừa tận dụng khả năng của các thiết bị một cách tốt nhất.  Lợi ích của việc dùng chung cơ sở dữ liệu : Một số cơ sở dữ liệu là một tŕnh ứng dụng lý tưởng cho mạng – mạng máy tính sẽ không có ý nghĩa nếu không có cơ sở dữ liệu. Mạng máy tính cho phép nhiều người dùng có thể trao đổi song lại rất an toàn cho dữ liệu với phần mềm mạng sẽ khoá các tập tin đối với những người không có quyền hạn truy cập đến các tập tin làm hư hỏng dữ liệu.  Dùng thư điện tử trên mạng (E-mail) : Người dùng có thể sử dụng mạng như một công cụ để phổ biến tin tức hoặc trao đổi, liên lạc với người dùng khác. Hệ điều hành mạng hiện nay đều cung cấp dịch vụ thư tín điên tử trên mạng để các thành viên trên mạng dễ dàng trao đổi thông tin cho nhau.  Dễ dàng bảo mật thông tin: Việc bảo mật thông tin trên mạng bắt đầu từ khi mới thực hiện đăng nhập để đả m bảo người dùng thông tin truy cập trên có quyền truy cập vào các khu vực được chính thức công nhận là của bản thân họ trên mạng.  Khả năng tiết kiệm nguồn vốn : Mạng máy tính đem đến một phương án tiết kiệm – ví dụ tăng số máy ta có thể nối các máy tính không ổ đĩa và sử dụng các ổ đĩa cứng của trạm phục vụ để khởi động và lưu tập tin. Mạng máy tính cho phép người lập trình ở một trung tâm máy tính này có thể sử dụng các chương tŕnh tiện ích của một trung tâm máy tính khác đang rỗi, điều này sẽ làm tăng hiệu quả của hệ thống. Trên đây là một số tiện lợi của việc kết nối mạng máy tính và còn nhiều tiện lợi khác nữa mà chỉ khi kết nối mạng mới có được. 1.3. Phân loại mạng máy tính Có nhiều cách để phân loại mạng máy tính tùy thuộc và các yếu tố chính được chọn làm chỉ tiêu để phân loại : khoảng cách địa lý, kỹ thuật chuyển mạch, kiến trúc của mạng. 1.3.1. Theo khoảng cách địa lý : có 4 loại như sau.  Mạng cục bộ (Local Area Network – LAN): là mạng được cài đặt trong một phạm vi tương đối nhỏ (trong một phòng, một toà nhà, hoặc phạm vi của một trường học v.v…) với khoảng cách lớn nhất giữa hai máy tính nút mạng chỉ trong khoảng vài chục km trở lại. Tổng quát có hai loại mạng LAN: mạng ngang hàng (peer to peer) và mạng có máy chủ (server based). Mạng server based còn được gọi là mạng “Client / Server” (Khách / Chủ)  Mạng đô thị (Metropolitan Area Network – MAN): là mạng được cài đặt trong phạm vi một đô thị hoặc một trung tâm kinh tế - xã hội có bán kính khoảng 100 km trở lại. Page 6 of 26
  7. Tìm hi u l p v t lý và các ph ng ti n truy n d n  Mạng diện rộng (Wide Area network – WAN): phạm vi của mạng có thể vượt qua biên giới quốc gia và thậm chí cả lục địa. Cáp truyền qua đại dương và vệ tinh được dùng cho việc truyền dữ liệu trong mạng WAN.  Mạng toàn cầu (Global Area Network – GAN): phạm vi của mạng trải rộng toàn Trái đất. Ta cần lưu ý khoảng cách địa lý được dùng làm “mốc” chỉ mang tính tương đối.Cùng với sự phát triển của các công nghệ truyền dẫn và quản trị mạng thì các ranh giới đó ngày càng mờ nhạt đi. 1.3.2. Dựa theo kỹ thuật chuyển mạch  Mạng chuyển mạch kênh (circuit – switched networks): khi có hai thực thể cần trao đổi thông tin với nhau thì giữa chúng sẽ được thiết lập một “kênh” cố định và được duy trì cho đến khi một trong hai bên ngắt kết nối. Các dữ liệu chỉ được truyền theo con đường cố định này. Kỹ thuật chuyển mạch kênh được sử dụng trong các kết nối ATM (Asynchronous Transfer Mode) và dial-up ISDN (Integrated Services Digital Networks). Ví dụ về mạng chuyển mạch kênh là mạng điện thoại.  Mạng chuyển mạch thông báo (message – switched networks): giữa hai thực thể truyền thông tồn tại nhiều đường truyền khác nhau. Căn cứ vào địa chỉ đích, các thông báo khác nhau có thể đến đích theo những con đường khác nhau.  Mạng chuyển mạch gói (packet - switched networks): mỗi thông báo được chia thành nhiều phần nhỏ hơn gọi là các gói tin (packet) có khuôn dạng qui định trước. Mỗi gói tin cũng có phần thông tin điều khiển chứa địa chỉ nguồn (sender) và địa chỉ đích (receiver) của gói tin. Các gói tin thuộc về một thông báo có thể truyền tới đích theo những con đường khác nhau. Kỹ thuật chuyển mạch gói về cơ bản giống kỹ thuật chuyển mạch thông báo, nhưng có hiệu quả hơn là phí tổn lưu trữ tạm thời tại mỗi nút giảm đi vì kích thước tối đa của các gói tin được giới hạn. Do có nhiều ưu điểm nên hiện nay mạng chuyển mạch gói được dùng phổ biến hơn các mạng chuyển mạch thông báo. Việc tích hợp cả hai kỹ thuật chuyển mạch kênh và thông báo trong một mạng thống nhất gọi là mạng dịch vụ tích hợp số hoá (Integrated Services Digital Networks – ISDN) đang là một trong những xu hướng phát triển của mạng ngày nay. 1.3.3. Dựa trên kiến trúc mạng (topology và protocol) Trước hết chúng ta hiểu thế nào là kiến trúc mạng máy tính: kiến trúc mạng máy tính th ể hiện cách nối các máy tính với nhau ra sao và tập hợp các quy tắc, quy ước mà tất cả các thực thể tham gia truyền thông trên mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt. Cách nối các máy tính được gọi là hình trạng (topolopy) của mạng (mà từ đây để cho gọn ta gọi là topo của mạng).Tập hợp các quy tắc quy ước truyền thông được gọi là giao thức (protocol) của mạng. Page 7 of 26
  8. Tìm hi u l p v t lý và các ph ng ti n truy n d n Ví dụ như mạng System Network Architecture (SNA) của IBM, mạng ISO (theo kiến trúc chuẩn quốc tế), mạng TCP/IP v.v…. 2. Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI 2.1. Kiến trúc phân tầng Để giảm độ phức tạp của việc thiết kế và cài đặt mạng, hầu hết các máy tính đều được phân tích thiết kế theo quan điểm phân tầng. Mỗi hệ thống thành phần của mạng được xem như một cấu trúc đa tầng, trong đó mỗi tầng được xây dựng trên tầng trước nó. Số lượng các tầng cũng như tên và chức năng của mỗi tầng tuỳ thuộc vào nhà thiết kế. Trong hầu hết các mạng, mục đích của mỗi tầng là để cung cấp một số dịch vụ nhất định cho tầng cao hơn. Mỗi tầng khi sử dụng không cần quan tâm đến các thao tác chi tiết mà các dịch vụ đó phải thực hiện. Nguyên tắc của kiến trúc mạng phân tầng : Mỗi hệ thống trong một mạng đều có cấu trúc tầng như nhau (số lượng tầng, chức - năng của mỗi tầng). Dữ liệu không được truyền trực tiếp từ tầng i của hệ thống này sang tầng thứ i của - hệ thống kia (ngoại trừ đối với tầng thấp nhất). Bên gửi dữ liệu cùng với các thông tin điều khiển chuyển đến tầng ngay dưới nó và cứ thế cho đến tầng thấp.Bên dưới tầng này là đường truyền vật lý, ở đấy sự truyền tin mới thực sự diễn ra. Đối với Page 8 of 26
  9. Tìm hi u l p v t lý và các ph ng ti n truy n d n bên nhận thì các thông tin được chuyển từ tầng dưới lên trên cho tới tầng i của hệ thống nhận. Giữa hai hệ thống kết nối chỉ ở tầng thấp nhất mới có liên kết vật lý còn ở tầng cao - hơn chỉ là liên kết logic hay liên kết ảo được đưa vào để h́nh thức hóa các hoạt động của mạng, thuận tiện cho việc thiết kế và cài đặt các phần mềm truyền thông. Các vấn đề cần giải quyết khi thiết kế các tầng Cơ chế nối, tách: mỗi một tầng cần có một cơ chế để thiết lập kết nối, và có một - cơ chế để kết thúc kết nối khi mà sự kết nối là không cần thiết nữa. Các quy tắc truyền dữ liệu: Trong các hệ thống khác nhau dữ liệu có thể truyền - theo một cách khác nhau: Truyền một hướng (simplex) Truyền hai hướng đồng thời (full-duplex) Truyền theo cả hai hướng luân phiên (half-duplex) Kiểm soát lỗi: Đường truyền vật lý nói chung là không hoàn hảo, cần phải thỏa - thuận dùng một loại mă để phát hiện, kiểm tra lỗi và sửa lỗi. Phía nhận phải có khả năng thông báo cho bên gửi biết các gói tin nào đă thu đúng, gói tin nào phát lại. Độ dài bản tin: Không phải mọi quá tŕnh đều chấp nhận độ dài gói tin là tuỳ ý, cần - phải có cơ chế để chia bản tin thành các gói tin đủ nhỏ. Thứ tự các gói tin: Các kênh truyền có thể giữ không đúng thứ tự các gói tin, do - đó cần có cơ chế để bên thu ghép đúng thứ tự ban đầu. Tốc độ phát và thu dữ liệu: Bên phát có tốc độ cao có thể làm “lụt” bên thu có tốc - độ thấp. Cần phải có cơ chế để bên thu báo cho bên phát biết tình trạng đó để điều khiển lưu lượng cho hợp lý. 2.2. Một số khái niệm cơ bản Tầng (layer) Mọi quá tŕnh trao đổi thông tin giữa hai đối tượng đều thực hiện qua nhiều bước, - các bước này độc lập tương đối với nhau. Thông tin được trao đổi giữa hai đối tượng A,B qua 3 bước: Phát tin: Thông tin chuyển từ tầng cao  tầng thấp - Nhận tin: Thông tin chuyển từ tầng thấp  tầng cao - Quá trình trao đổi thông tin trực tiếp qua đường truyền vật lý (thực hiện ở tầng - cuối cùng) Giao diện, dịch vụ, đơn vị dữ liệu Mối quan hệ giữa hai tầng kề nhau gọi là giao diện - Mối quan hệ giữa hai tầng đồng mức của hai hệ thống khác nhau gọi là giao thức. - Page 9 of 26
  10. Tìm hi u l p v t lý và các ph ng ti n truy n d n Thực thể (entity): là thành phần tích cực trong mỗi tầng, nó có thể là một tiến trình - trong hệ đa xử lý hay là một tŕnh con các thực thể trong cùng 1 tầng ở các hệ thống khác nhau (gọi là thực thể ngang hàng hay thực thể đồng mức). Mỗi thực thể có thể truyền thông lên tầng trên hoặc tầng dưới nó thông qua một giao diện (interface). Giao diện gồm một hoặc nhiều điểm truy nhập dịch vụ (Service Access Point - SAP).Tại các điểm truy nhập dịch vụ tầng trên chỉ có thể sử dụng dịch vụ do tầng dưới cung cấp. Thực thể được chia làm hai loại: thực thể cung cấp dịch vụ và sử dụng dịch vụ. Đơn vị dữ liệu sử dụng giao thức (Protocol Data Unit – PDU) - Đơn vị dữ liệu dịch vụ (Service Data Unit – SDU) - Thông tin điều khiển (Protocol Control Information - PCI) - Một đơn vị dữ liệu mà 1 thực thể ở tầng N của hệ thống A gửi sang thực thể ở tầng N ở một hệ thống B không bằng đường truyền trực tiếp mà phải truyền xuống dưới để truyền bằng đường thấp nhất thông qua đường truyền vật lý. + Dữ liệu ở tầng N-1 nhận được do tầng N truyền xuống gọi là SDU. + Phần thông tin điều khiển của mỗi tầng gọi là PCI. + tầng N-1 phần thông tin điều khiển PCI thêm vào đầu của SDU tạo thành PDU. Nếu SDU quá dài thì cắt nhỏ thành nhiều đoạn, mỗi đoạn bổ sung phần PCI, tạo thành nhiều PDU. Bên hệ thống nhận tŕnh tự diễn ra theo chiều ngược lại. Qua mỗi tầng PCI tương ứng ẽ được phân tích và cắt bỏ khỏi PDU trước khi gửi lên tầng trên. 2.3. Mô hình OSI 2.3.1. Giới thiệu Khi thiết kế các nhà thiết kế tự do lựa chọn kiến trúc mạng riêng của mình. Từ đó dẫn đến tình trạng không tương thích giữa các mạng: phương pháp truy nhập đường truyền khác nhau, sử dụng họ giao thức khác nhau, Cũng giống như con người bất đồng ngôn ngữ đã gặp phải khi giao tiếp xúc với người khác, điều khó khăn cho các mạng sử dụng các đặc tả và hiện thực khác nhau muốn trao đổi thông tin với nhau.Sự không tương thích đó làm cho người sử dụng các mạng khác nhau không thể trao đổi thông tin với nhau được. Sự thúc bách của khách hàng khiến cho các nhà sản xuất và những nhà nghiên cứu, thông qua tổ chức chuẩn hóa quốc tế và quốc gia để tìm ra một loại giải pháp chung dẫn đến sự hội tụ của các sản phẩm mạng. Trên cơ sở đó những nhà thiết kế và các nghiên cứu lấy đó làm khung chuẩn cho sản phẩm của mình. Vì lý do đó, năm 1977, Tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế (International Organization for Standardization - ISO) đă lập ra một tiểu ban nhằm đưa ra một khung chuẩn như thế. Kết quả là vào năm 1984 ISO đă xây dựng mô hình 7 tầng gọi là mô hình tham chiếu cho việc nối kết các hệ thống mở (Reference Model for Open Systems Interconnection - OSI Page 10 of 26
  11. Tìm hi u l p v t lý và các ph ng ti n truy n d n Reference Model) gọi tắt là mô hình OSI. Mô hình này được dùng làm cơ sở để nối kết các hệ thống mở phục vụ cho các ứng dụng phân tán Mọi hệ thống tuân theo mô hình tham chiếu OSI đều có thể truyền thông tin với nhau. 2.3.2. Ý nghĩa của mô hình OSI ISO đã đưa ra mô hình 7 mức (layers, còn gọi là lớp hay tầng) cho mạng, gọi là kiểu hệ thống kết nối mở hoặc mô hình OSI (Open System Interconnection). Việc ra đời mô hình OSI đã hỗ trợ việc kết nối và chia sẽ thông tin trên mạng một cách hiệu quả:  Cung cấp một chuẩn chung để các hãng, nhà phát triển phát triển các ứng dụng của mình trên hệ thống mạng máy tính.  Cho phép nhiều kiểu mạng, phần cứng, phần mềm khác nhau có thể giao tiếp được với nhau.  Ngăn chặn các thay đổi tại một lớp ảnh hưởng đến các lớp khác.  Chia quá trình truyền thông trên mạng máy tính thành những phần nhỏ hơn giúp dễ hiểu và dễ tiếp cận. 2.3.3. Mô hình 7 tầng OSI, chức năng của từng tầng a) Tầng vật lý (Physical Layer) Page 11 of 26
  12. Tìm hi u l p v t lý và các ph ng ti n truy n d n Là tầng dưới cùng của mô hình OSI cung cấp các đặc trưng điện của các tín hiệu được dùng để khi chuyển dữ liệu trên cáp từ một máy này đến một máy khác của mạng, kỹ thuật nối mạch điện, tốc độ cáp truyền dẫn. Tầng vật lý liên quan đến việc truyền các dòng bit giữa các máy bằng kênh truyền thông vật lý, không quan tâm đến ý nghĩa và cấu trúc của chúng. Ngoài ra nó cung cấp các chuẩn về điện, dây cáp, đầu nối, kỹ thuật nối mạch điện, điện áp, tốc độ cáp truyền dẫn, giao diện nối kết và các mức nối kết. Khác với các tầng khác, tầng vật lý là không có gói tin riêng và do vậy không có phần đầu (header) chứa thông tin điều khiển, dữ liệu được truyền đi theo dòng bit. Một giao thức tầng vật lý tồn tại giữa các tầng vật lý để quy định về phương thức truyền (đồng bộ, phi đồng bộ), tốc độ truyền. b) Tầng liên kết dữ liệu (DataLink Layer) Là tầng mà ở đó ý nghĩa được gán cho các bít được truyền trên mạng. Tầng liên kết dữ liệu phải quy định được các dạng thức, kích thước, địa chỉ máy gửi và nhận của mỗi gói tin được gửi đi. Nó phải xác định cơ chế truy nhập thông tin trên mạng và phương tiện gửi mỗi gói tin sao cho nó được đưa đến cho người nhận đã định. Các chức năng của tầng này là:  Chia thông tin cần gửi thành các frame, gửi các frame đi một cách tuần tự và xử lý các frame biên nhận (ACK frame) do bên nhận gửi về. Các frame có kích thước cỡ vài trăm byte hoặc vài nghìn byte, đầu và cuối frame được ghi thêm các nhóm bit đặc biệt làm ranh giới cho frame (tầng này nhận ra được ranh giới giữa các frame).  Đường truyền vật lý luôn luôn có thể gây lỗi nên tầng này phải giải quyết vấn đề nảy sinh khi bản tin bị hỏng, bị mất hoặc bị truyền lặp. Tầng này cung cấp cách phát hiện và sửa lỗi cơ bản để đảm bảo cho dữ liệu nhận được giống hoàn toàn với dữ liệu gửi đi. Nếu một gói tin có lỗi không sửa được, tầng liên kết dữ liệu phải chỉ ra được cách thông báo cho nơi gửi biết gói tin đó có lỗi để nó gửi lại.  Giữ cho bên phát có tốc độ không gây “lụt” dữ liệu cho bên nhận.  Các giao thức tầng liên kết dữ liệu chia làm 2 loại chính là các giao thức hướng ký tự và các giao thức hướng bit. Các giao thức hướng ký tự được xây dựng dựa trên các ký tự đặc biệt của một bộ mã chuẩn nào đó (như ASCII hay EBCDIC), trong khi đó các giao thức hướng bit lại dùng các cấu trúc nhị phân (xâu bit) để xây dựng các phần tử của giao thức (đơn vị dữ liệu, các thủ tục.) và khi nhận, dữ liệu sẽ được tiếp nhận lần lượt từng bit một. c) Tầng mạng (Network Layer) Tầng mạng (network layer) nhắm đến việc kết nối các mạng với nhau bằng cách tìm đường (routing) cho các gói tin từ một mạng này đến một mạng khác. Nó xác định Page 12 of 26
  13. Tìm hi u l p v t lý và các ph ng ti n truy n d n việc chuyển hướng, vạch đường các gói tin trong mạng, các gói này có thể phải đi qua nhiều chặng trước khi đến được đích cuối cùng. Nó luôn tìm các tuyến truyền thông không tắc nghẽn để đưa các gói tin đến đích. Tầng mạng cung các các phương tiện để truyền các gói tin qua mạng, thậm chí qua một mạng của mạng (network of network). Bởi vậy nó cần phải đáp ứng với nhiều kiểu mạng và nhiều kiểu dịch vụ cung cấp bởi các mạng khác nhau. hai chức năng chủ yếu của tầng mạng là chọn đường (routing) và chuyển tiếp (relaying). Tầng mạng là quan trọng nhất khi liên kết hai loại mạng khác nhau như mạng Ethernet với mạng Token Ring khi đó phải dùng một bộ tìm đường (quy định bởi tầng mạng) để chuyển các gói tin từ mạng này sang mạng khác và ngược lại. Đối với một mạng chuyển mạch gói (packet - switched network) - gồm tập hợp các nút chuyển mạch gói nối với nhau bởi các liên kết dữ liệu. Các gói dữ liệu được truyền từ một hệ thống mở tới một hệ thống mở khác trên mạng phải được chuyển qua một chuỗi các nút. Mỗi nút nhận gói dữ liệu từ một đường vào (incoming link) rồi chuyển tiếp nó tới một đường ra (outgoing link) hướng đến đích của dữ liệu. Như vậy ở mỗi nút trung gian nó phải thực hiện các chức năng chọn đường và chuyển tiếp. d) Tầng vận chuyển (Transport Layer) Có nhiệm vụ tổ chức các kênh trao đổi thông tin giữa các dịch vụ tương ứng của hai máy tính tham gia truyền thông. Trong một lúc có thể có nhiều dịch vụ cùng tham gia trao đổi thông tin với các máy tính khác nên tầng giao vận phải có nhiệm vụ dồn kênh và phân kênh. e) Tầng phiên (Session Layer) Thiết lập, quản lý, kết thúc các phiên làm việc giữa các ứng dụng, đảm bảo việc giao dịch giữa các ứng dụng được quản lý. f) Tầng trình diễn (Presentation Layer) Trong giao tiếp giữa các ứng dụng thông qua mạng với cùng một dữ liệu có thể có nhiều cách biểu diễn khác nhau. Thông thường dạng biểu diễn dùng bởi ứng dụng nguồn và dạng biểu diễn dùng bởi ứng dụng đích có thể khác nhau do các ứng dụng được chạy trên các hệ thống hoàn toàn khác nhau (như hệ máy Intel và hệ máy Motorola). Tầng trình diễn (Presentation layer) phải chịu trách nhiệm chuyển đổi dữ liệu gửi đi trên mạng từ một loại biểu diễn này sang một loại khác. Để đạt được điều đó nó cung cấp một dạng biểu diễn chung dùng để truyền thông và cho phép chuyển đổi từ dạng biểu diễn cục bộ sang biểu diễn chung và ngược lại. Tầng trình bày cũng có thể được dùng kĩ thuật mã hóa để xáo trộn các dữ liệu trước khi được truyền đi và giải mã ở đầu đến để bảo mật. Ngoài ra tầng biểu diễn cũng có Page 13 of 26
  14. Tìm hi u l p v t lý và các ph ng ti n truy n d n thể dùng các kĩ thuật nén sao cho chỉ cần một ít byte dữ liệu để thể hiện thông tin khi nó được truyền ở trên mạng, ở đầu nhận, tầng trình bày bung trở lại để được dữ liệu ban đầu. g) Tầng ứng dụng (Application Layer) Tầng ứng dụng (Application layer) là tầng cao nhất của mô hình OSI, nó xác định giao diện giữa người sử dụng và môi trường OSI và giải quyết các kỹ thuật mà các chương trình ứng dụng dùng để giao tiếp với mạng. 2.3.4. Quá trình đóng gói dữ liệu trong mô hình OSI Trong mô hình tham chiếu OSI dữ liệu trước khi được gửi đi phải tiến hành đóng gói, và khi nhận được dữ liệu quá trình mở gói được diễn ra theo chiều ngược lại. Dữ liệu được gửi từ tầng ứng dụng đi xuống các tầng dưới của mô hình OSI, mỗi tầng có những định nghĩa riêng về dạng dữ liệu mà nó sử dụng. Tại nơi gửi, mỗi tầng coi gói tin của tầng trên gởi xuống là dữ liệu của nó và thêm vào gói tin các thông tin điều khiển của mình sau đó chuyển tiếp xuống tầng dưới. Tại nơi nhận, quá trình diễn ra ngược lại, mỗi tầng lại tách các thông tin điều khiển của mình ra và chuyển dữ liệu lên tầng trên. Với 5 bước chuyển đổi để đóng gói dữ liệu : Xây dựng dữ liệu 1. Đóng gói dữ liệu tại tầng vận chuyển 2. Bổ sung địa chỉ IP vào header tầng mạng. 3. Bổ sung header và trailer tại tầng liên kết dữ liệu. 4. Page 14 of 26
  15. Tìm hi u l p v t lý và các ph ng ti n truy n d n Chuyển thành các bit để truyền tại tầng vật lý. 5. PHẦN II: LỚP VẬT LÝ VÀ CÁC PHƯƠNG THỨC TRUYỀN DẪN Đường truyền vật lý dùng để chuyển tín hiệu giữa các máy tính.Các tín hiệu đó biểu thị các giá trị dữ liệu dưới dạng các xung nhị phân (ON – OFF). Tất cả các tín hiệu đó đều thuộc dạng sóng điện từ (trải từ tần số sóng radio, sóng ngắn, tia hồng ngoại). Ứng với mỗi loại tần số của sóng điện từ có các đường truyền vật lý khác nhau để truyền tín hiệu. Hiện nay có hai loại môi trường truyền mà ta sẽ đi vào tìm hiểu sâu hơn ở trong phần 2 này:  Môi trường truyền dẫn có dây (đường truyền hữu tuyến): cáp đồng trục, cáp đôi dây xoắn, cáp sợi quang…  Truyền dẫn vô tuyến (wireless transmission): radio, sóng cực ngắn, tia hồng ngoại. Tóm lại các phương tiện truyền vật lý là vật truyền tải các tín hiệu điện tử giữa các thành phần mạng với nhau,là các đường truyền vật lý giữa thiết bị truyền và thiết bị thu trong một hệ thống truyền dữ liệu, bao gồm các loại cáp và các phương tiện vô tuyến.Trong cả hai trường hợp, việc truyền thông được thực hiện nhờ các dạng sóng điện từ. 1. Các đặc trưng cơ bản cho đường truyền Băng thông (bandwidth) : Băng thông của một đường truyền là miền tần số giới hạn thấp và tần số giới hạn cao, tức là miền tần số mà đường truyền đó có thể đáp ứng được.Ví dụ băng thông của cáp thoại từ 400 đến 4000Hz, có nghĩa là nó có thể truyền các tín hiệu với tần số từ 400 đến 4000 chu kỳ/giây.Băng thông số đo lường lượng thông tin tối đa từ nơi này đến nơi khác trong một thời gian cho trước. Đơn vị cơ bản đo lường băng thông số là bít/giây (bps) và các bội của nó là Kbps, Mbps, Gbps,Tbps... Băng thông của cáp phụ thuộc vào chiều dài của cáp. Cáp ngắn băng thông cao và ngược lại. Do đó khi thiết kế lắp đặt cáp cần tính toán để chiều dài cáp sao cho không vượt qua giới hạn cho phép,vì có thể xảy ra lỗi trong quá trình truyền. Thông lượng (Throughput) : Thông lượng của đường truyền là số lượng các bít (chuỗi bít) được truyền đi trong một giây.Hay nói cách khác là tốc độ của đường truyền dẫn. Ký hiệu là bit/s hay bps (bits per secon).Tốc độ của đường truyền phụ thuộc vào băng thông và độ dài của nó. Một mạng LAN Ethernet tốc độ truyền 10Mbps và có băng thông là 10 Mbps. Suy hao (Attenuation): Là độ đo sự suy yếu của các tín hiệu trên đường truyền. Suy hao phụ thuộc vào độ dài của cáp , cáp cang dài thì suy hao càng lớn. Khi thiết kế cấp rất cần quan tâm đến giới hạn chiều dài cho phép của từng loại cáp. Page 15 of 26
  16. Tìm hi u l p v t lý và các ph ng ti n truy n d n Hiệu suất sử dụng kênh truyền (utilization) : Đại lượng này đặc trưng cho hiệu suất phục vụ của đường truyền trong mạng. Nó được đo bằng tỷ lệ % giữa thông lượng và băng thông của đường truyền. Độ trễ (Delay) : là khoảng thời gian cần thiết để truyền một gói tin từ nguồn đến đích. Độ trễ thường được đo bằng mili-giây (ms), giây (s).Độ trễ phụ thuộc vào băng thông của mạng. Băng thông càng lớn thì độ trễ càng nhỏ. Ngoài ra các đặc tính của đường truyền như chi phí,yêu cầu lắp đặt, độ bảo mật hay nhiễu điện từ (EMI), nhiễu xuyên kênh (crosstalk)…ta cũng cần quan tâm đến. 2. Môi trường truyền dẫn có dây (guided transmission media) Cáp thuộc loại kênh truyền hữu tuyến được sử dụng để nối máy tính và các thành phần mạng lại với nhau.Hiện nay có 3 loại cáp được sử dụng phỏ biến là: cáp đồng trục (coax), cáp xoắn đôi (tiwsted pair), và cáp quang (fiber optic).Việc chọn lựa loại cáp sử dụng tùy thuộc vào nhiều yếu tố như giá thành,khoảng cách, số lượng máy tính, tốc độ yêu cầu,băng thông.  Cáp đồng trục (coaxial cable) Cáp đồng trục là phương tiện truyền các tín hiệu có phổ rộng và tốc độ cao. Băng thông của cáp đồng trục từ 2.5Mbps (ARCnet) đến 10 Mbps (Ethernet). Thường được sử dụng để lắp đặt mạng hình BUS (các loại mạng LAN cục bộ Thick Ethernet, Thin Ethernet) và các mạng hình sao (ARCnet). Cáp đồng trục cấu tạo gồm có một sợi kim loại ở trung tâm được bọc bởi một lớp cách điện và một lưới kim loại chống nhiễu điện từ. Ở ngoài cùng là vỏ bọc cách điện. Sợi kim loại trung tâm và lưới kim loại làm thành hai sợi dẫn điện đồng trục. Đặc điểm: Do ít bị ảnh hưởng của môi trường, các mạmg cục bộ sử dụng cáp đồng trục có thể có kích thước trong phạm vi vài ngàn mét. Cáp đồng trục thường được sử dụng trong các mạng dạng đường thẳng, giá thành thấp. Hai loại cáp thường được sử dụng là cáp đồng trục mỏng và cáp đồng trục dày đường Page 16 of 26
  17. Tìm hi u l p v t lý và các ph ng ti n truy n d n kính cáp đồng trục mỏng là 0,25 inch, cáp đồng trục dày là 0,5 inch. Cả hai loại cáp đều làm việc ở cùng tốc độ nhưng cáp đồng trục mỏng có độ hao suy tín hiệu lớn hơn. Phân loại: Ta có 2 loại cáp đồng trục - Thinnet (mỏng): có đường kính khoảng 6mm, thuộc họ RG-58AU, chiều dài tối đa là 185m/segment, tốc độ truyền 10Mbps, đầu nối BNC, cỗ chữ T (BNC-T) Sử dụng cho mạng LAN trong tòa nhà. - Thicknet (dày): có đường kính khoảng 13mm, thuộc họ RG-11,chiều dài tối đa là 500m, tốc độ truyền có thể đạt tới 35Mbps Sử dụng cho mạng Backbone, WAN. Page 17 of 26
  18. Tìm hi u l p v t lý và các ph ng ti n truy n d n Ưu điểm: Các thiết bị mạng đơn giản, giá thành thấp. Rẻ tiền, nhẹ, mềm và dễ kéo dây. Nhược điểm: Cáp đồng trục có mức suy hao lớn. Chi phí cho các thiết bị kèm theo cao. Điện năng tiêu thụ của mạng cao. Càng xa trung tâm chất lượng tín hiệu càng giảm. Độ ổn định của mạng kém. Có thể bị nghe trộm trên đường truyền. Khó bảo tŕ làm ảnh hưởng đến chất lượng phục vụ khách hàng.  Cáp xoắn đôi (Twisted Pair cable) Cáp xoắn là loại cáp là loại cáp gồm nhiều cặp dây đồng xoắn lại với nhau nhằm chống phát xạ nhiễu điện từ (Electromagnetic Interference-EMI) từ bên ngoài,từ sự phát xạ của loại cáp UTP và sự xuyên âm(Crosstalk) gi ữa những cặp cáp liền kề. Cáp xoắn đôi được sử dụng trong các mạng LAN cục bộ. Giá thành rẻ, dễ cài đặt, có vỏ bọc tránh nhiệt độ, độ ẩm và có loại có khả năng chống nhiễu STP – Shield Twistes Pair. Phân loại : - Cáp xoắn đôi không có vỏ bọc UTP (Unshielded Twisted Pair): không có vỏ bọc chống nhiễu ,bù lại nó có tính linh động và độ bền cao, sử dụng chuẩn 10BaseT hoặc 100BaseT. Độ dài tối đa của một đoạn cáp là 100m, đầu nối dùng RJ45.Tốc độ 100Mbps. Page 18 of 26
  19. Tìm hi u l p v t lý và các ph ng ti n truy n d n UTP lại có 6 loại: cat1 (tốc độ
  20. Tìm hi u l p v t lý và các ph ng ti n truy n d n Là cáp truyền tải các sóng điện từ dưới dạng ánh sáng, có cấu trúc tương tự như cáp đồng trục với chất liệu là thủy tinh,rất lý tưởng cho việc truyền dữ liệu, băng thông có thể đạt 2Gbps, tránh nhiễu tốt, tốc độ truyền 100Mbps trên đoạn cáp dài vài km. Thực tế, sự xuất hiện của một sóng ánh sáng tương ứng với bit “1” và sự mất ánh sáng tương ứng với bít “0”.Sự lan truyền tín hiệu được thực hiện bởi sự phản xạ trên bề mặt. Cấu tạo sợi cáp :gồm dây dẫn trung tâm là sợi thủy tinh hoặc plastic đã được tinh chế nhằm cho phép truyền đi tối đa các tín hiệu ánh sáng. Sợi quang được tráng một lớp lót nhằm phản chiếu tốt các tín hiệu.Cụ thể là gồm các phần sau: - Core (lõi): Trung tâm phản chiếu của sợi quang nơi ánh sáng đi. - Cladding(vỏ):vật chất quang bên ngoài baobọc lõi mà phản xạ ánh sáng trở lại lõi - Buffer coating: Lớp phủ dẻo bên ngoài bảo vệ sợi không bị hỏng và ẩm ướt. - Jacket: hàng trăm hany hang ngàn sợi quang được đặt trong bó gọi là cáp quang.Những bó này được bảo vệ bởi lớp phủ bên ngoài của cáp được gọi là jacket. Có 2 loại cáp sợi quang: - Cáp quang Single mode ( đơn mode) : đường kính core khá nhỏ (khoảng 9µm), sử dụng nguồn phát laser truyền tia sáng xuyên suốt v́ vậy tín hiệu ít bị suy hao và có tốc độ khá lớn. SM thường hoạt động ở 2 bước sóng (wavelength) 1310nm, 1550nm. Page 20 of 26

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản