Giáo trình hệ tính CCNA Tập 3 P10

Chia sẻ: Van Van | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

Thêm vào BST

Báo xấu

110
lượt xem 41
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Switch có khả năng phân đoạn mạng cực nhỏ, nghĩa là tạo ra môi trường ko đụng độ giữa nguồn và đích,nhờ đó tối đa hoá lượng băng thông khả dụng. Switch có thể tạo nhiều mạch ảo đồng thời giữa các cặp thiết bị khác nhau. Hình ảnh này tương tự như đường cao tốc có thể chia thành nhiều làn đường và mỗi xe có riêng một làn đường cho mình.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình hệ tính CCNA Tập 3 P10

329 - Switch cũng là 1 thiết bị lớp 2 và được xem là Bridge đa port. Switch có thể quyết định chuyển 1 gói dựa trên địa chỉ MAC được ghi trong gói đó. Switch học địa chỉ MAC của các thiết bị kết nối trên từng port của nó và xây dựng thành bảng chuyển mạch -Khi hai thiết bị kết nối vào Switch thực hiện trao đổi với nhau, Switch sẽ thiết lập một mạch ảo cung cấp một đường liên lạc riêng giữa hai thiết bị này. Switch có khả năng phân đoạn mạng cực nhỏ, nghĩa là tạo ra môi trường ko đụng độ giữa nguồn và đích,nhờ đó tối đa hoá lượng băng thông khả dụng. Switch có thể tạo nhiều mạch ảo đồng thời giữa các cặp thiết bị khác nhau. Hình ảnh này tương tự như đường cao tốc có thể chia thành nhiều làn đường và mỗi xe có riêng một làn đường cho mình. Hình 4.1.1.b Kết nối user bằng Switch.Có bao nhiêu thiết bị kết nối vào Switch thf Switch có thể tạo ra bấy nhiêu mạch ảo cho từng thiết bị. Điều này giống như hình minh hoạ về đường cao tốc ở bên trái. Đường cao tốc này có đủ 3 làn đường dành cho 3 nhánh đổ vào nó,mỗi nhánh một làn đường riêng. - Khuyết điểm của thiết bị lớp 2 là nó chuyển gói quảng bá cho tất cả các thiết bị trong mạng kết nối vào nó.Khi số lượng quảng bá quá nhiều sẽ làm cho thời gian đáp ứng của mạng rất chậm. - Router là một thiết bị ở lớp 3.Router quyết định chuyển gói dựa trên địa chỉ mạng của gói dữ liệu.Router sử dụng bảng định tuyến để ghi lại địa chỉ lớp 3
330 của các mạng kết nối trực tiếp vào router và các mạng mà router học được từ các router láng riềng. - Mục tiêu của router là thực hiện các việc sau: + Kiểm tra dữ liệu lớp 3 của gói nhận được + Chọn đường tốt nhất cho gói dữ liệu + Chuyển mạch gói ra cổng tương ứng - Router ko bị bắt buộc phải chuyển các gói quảng bá. Do đó router có thể làm giảm kích thước miền đụng độ và miền quảng bá trong mạng. Router là thiết bị phân luồng lưu lượng quan trọng nhất trong hệ thống mạng lớn. Chúng giúp cho bất kỳ máy tính nào cũng có thể thông tin liên lạc với bất kỳ máy tính nào khác ở bất cứ đâu trên thế giới. - LAN kết hợp hoạt động của cả hai thiết bị lớp 1 và lớp 2 và lớp 3. Việc triển khai các thiết bị này như thế nào phụ thuộc vào điều kiện và hoàn cảnh đặc biệt của từng đơn vị tổ chức. Hinh 4.1.1.c 4.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động của mạng - Mạng LAN ngày nay ngày càng trở nên quá tải và tình trạng nghẽn mạch gia tăng. Thêm vào đó số lượng người dùng mạng tăng lên nhanh chóng cùng với
331 nhiều yếu tố khác kết hợp lại tạo thành nhiều thử tháchđối với mạng LAN truyền thống. +Môi trường đa nhiệm hiện nay của các hệ điều hành máy tính như Window, Unix/Linux và MAC cho phép thực hiện đồng thời nhiều phiên giao dịch mạng.Khả năng này càng tăng lên thì yêu cầu về tài nguyên mạng càng tăng. +Việc sử dụng các ứng dụng chuyên sâu như World Wide Web chẳng hạn gia tăng.Các ứng dụng dạng client/server này cho phép người quản trị mạng có thể tập trung thông tin,dữ liệu lại để dễ bảo trì và bảo vệ dữ liệu. +Các ứng dụng dạng client/server giải phóng cho các máy trạm gánh nặng của việc lưu trữ dữ liệu và chi phí trang bị đĩa cứng để lưu trữ. Chính vì những ưu điểm này mà việc sử dụng các ứng dụng dạng client/server sẽ càng được sử dụng rộng rãi trong tương lai. Hình vẽ 4.1.2 +Quá nhiều người trong 1 phân đoạn mạng 10Mbps +Hầu hết mọi người dùng đều truy cập vào 1 hoặc 2 server +Các ứng dụng chuyên ngành như tạo màu, CAD/CAM,xử lý ảnh ,và cơ sở dữ liệu.
332 4.1.3. Các thành phần của mạng Ethernet/802.3 - Các cấu trúc thông dụng nhất của LAN là Ethernet. Ethernet được dùng để truyền dữ liệu giữa 2 thiết bị trong cùng một mạng nội bộ.Những thiết bị này có thể là máy tính máy in, file server…Tất cả các máy trong cùng một môi trường Ethernet sẽ truyền và nhận dữ liệu theo phương pháp quảng bá. Một số yếu tố sau có thể tác động đến hiệu quả hoạt động của mạng Ethernet/802.3 chia sẻ: +Việc truyền gói trong mạng Ethernet/802.3 là quảng bá +Phương pháp đa truy cập cảm nhận sóng mạng phát hiện đụng độ CSMA/CD (carrier sense multiple access/collision detect) chỉ cho phép một máy trạm được truyền tại một thời điểm. +Nhiều ứng dụng đa truyền thông có yêu cầu băng thông cao như video và internet, cộng với tính chất quảng bá của Ethernet sẽ làm cho mạng nghẽn mạch. +Thời gian trễ mặc nhiên khi gói di chuyển trên môi trường mạng lớp 1 và đi qua các thiết bị mạng lớp 1 lớp 2 lớp 3. +Sử dụng Repeater để mở rộng khoảng cách và đồng thời cũng làm tăng thời gian trễ của mạng Ethernet/802.3 LAN Hình 4.1.3.a
333 -Ethernet sử dụng CSMA/CD và môi trường truyền chia sẻ có thể truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 100 Mb/s.CSMA/CD là một phương pháp truy cập cho phép chỉ một máy trạm được truyền dữ liệu tại một thời điểm.Thành công của Ethernet là cung cấp một dịch vụ truyền tổng lực(best-effort) để truyền dữ liệu và cho phép mọi thiết bị trong cùng một môi trường chia sẻ có cơ hội truyền dữ liệu ngang nhau.Tuy nhiên đụng độ là một điều tất yếu trong mạng Ethernet,CSMA/CD Hình 4.1.3.b 4.1.4.Mạng bán song công -Ethernet khởi đầu là một kỹ thuật bán song công.Với chế độ truyền bán song công ,host chỉ có thể truyền hoặc nhận tại một thời điểm chứ không thể thực hiện cả hai đồng thời.Mỗi một Ethernet host phải kiểm tra xem có dữ liệu đang truyền trên mạng hay không trước khi thực hiện phát dữ liệu của mình.Nếu mạng đang có người sử dụng thì host phải hoãn lại thì cả hai hay nhiều Ethernet host sẽ có thể truyền dữ liệu cùng một lúc và kết quả là xảy ra đụng độ.Khi đụng độ xảy ra,host nào phát hiện ra đụng độ đầu tiên sẽ phát ra tín hiệu báo
334 nghẽn cho các host khác.Khi nhận được tín hiệu báo nghẽn ,mỗi host sẽ ngừng việc truyền dữ liệu lại và chờ một thời gian ngẫu nhiên trước khi bắt đầu thực hiện truyền lại.Khoảng thời gian chờ ngẫu nhiên này do thuật toán back-off(vãn hồi đụng độ)tính toán.Càng có nhiều host kết nối vào mạng và bắt đầu truyền dữ liệu thì đụng độ càng nhiều hơn. -Ethernet LAN ngày càng trở nên bão hoà vì ngwoif dùng sử dụng nhiều phần mềm chuyên sâu,các ứng dụng client/server… là những loại phần mềm yêu cầu host phải thực hiện truyền thường xuyên hơn với thời gian lâu hơn. Hình 4.1.4:Cấu trúc mạch của card mạng Ta xét card bên trái ,tín hiệu được phát ra chân Tx(transmit) xuống đường truyền, đồng thời theo mạch hồi tiếp(loopback) đi vào chân Rx(Receive).Tín hiệu xuống đường truyền và được truyền quảng bá đến mọi máy trạm cùng kết nối vào môi trường truyền chia sẻ.Do đó chân Rx của card bên trái cũng đồng thời nhận được tín hiệu của chính nó từ đường truyền lên.Khi đó nó sẽ so sánh giữa hai tín hiệu,một tín hiệu nhận được từ đường truyền và một tín hiệu đi từ chân Tx theo mạch hồi tiếp vòng về Rx.Nếu hai tín hiệu giống nhau nghĩa là bình thường.Nếu có đụng độ xảy ra,tín hiệu nhận được từ đường truyền lên sẽ bị khác với tín hiệu hồi tiếp từ Tx.Nhờ đó nó phát hiện được đụng độ xảy ra 4.1.5.Sự nghẽn mạch trong mạng -Kỹ thuật phát triển tạo ra các máy tính ngày càng nhanh hơn và thông minh hơn.Khả năng của máy trạm và các ứng dụng mạng chuyên sâu ngày càng phát
335 triển thì yêu cầu về băng thông của mạng ngày càng tăng.Nhu cầu đã vượt mức 10Mb/s trên mạng chia sẻ Ethernet/802.3 -Ngày nay ,mạng thực hiện truyền rất nhiều các loại dữ liệu như: +Tập tin hình ảnh lớn +Hình ảnh +Hình động(video) +Ứng dụng đa phương tiện -Ngoài ra số lượng người dùng trong mạng cũng tăng lên nhanh chóng.Tất cả các yếu tố trên đã đặt một sức ép rất lớn đối với băng thông 10Mb/s.Khi có quá nhiều người cùng thực hiện chia sẻ tập tin,truy cập file server và kết nối Internet thì tình trạng nghẽn mạch sẽ xảy ra.Hậu quả là thời gian đáp ứng của mạng chậm,thời gian tải tập tin lâu hơn và làm giảm năng suất làm việc của người sử dụng. Để giải quyết tình trạng nghẽn mạch này,bạn cần phải có nhiều băng thông hơn hoặc là phải sử dụng lượng băng thông đang có một cách hiệu quả hơn. Hình 4.1.5.a.Cán cân phải cân bằng giữa băng thông mạng và nhu cầu của người dùng cùng với các ứng dụng chạy trên mạng
336 Hình 4.1.5.b.Băng thông và các nhu cầu của các ứng dụng khác 4.1.6.Thời gian trễ trên mạng -Thời gian trễ là khoảng thời gian gói dữ liệu di chuyển từ máy nguồn tới máy đính.Việc xác định thời gian trễ của đường đi giữa nguồn và đính trong LAN và WAN là rất quan trọng.Trong mạng Ethernet LAN ,nắm được thời gian trễ và các tác đọng của nó là rất quan trọng để quyết định thời gian CSMA/CD phát hiện đụng độ và thoả thuận truyền lại. -Có ít nhất 3 nguồn gây ra trễ:
337 -Đầu tiên là thời gian mà NIC ở máy nguồn phát tín hiệu điện xuống đường dây và thời gian để NIC ở máy thu nhận biết được các xung điện.Khoảng thời gian này gọi là khoảng thời gian của NIC,khoảng us đối với 10BASE-T NIC. -Thứ hai là khoảng thời gian tín hiệu lan truyền trên đường dây.Thời gian này khoảng 0,556 us trên 100m cáp UTP CAT5.Cáp càng dài và vận tốc truyền càng chậm thì thời gian trễ này càng lớn. -Thứ ba là thời gian trễ do các thiết bị mạng lớp 1 lớp 2 lớp 3 dọc trên đường đi giữa hai máy nguồn và đích. -Thời gian trễ không phụ thuộc hoàn toàn vào khoảng cách và số lượng thiết bị mạng.Ví dụ :Nếu 3 Switch giữa 3 máy trạm được cấu hình đúng thì thời gian trễ giữa hai máy trạm sẽ ít hơn là nếu giữa chúng đặt một Router vì router thực hiện chức năng phức tạp hơn,cần nhiều thơi gian xử lý hơn.Router phải xử lý dữ liệu ở lớp 3 chứ không phải dữ liệu ở lớp 2 như Switch 4.1.7.Thời gian truyền của Ethernet 10Base-T -Tất cả các mạng đều có một thời bit hay còn gọi là một khe thời gian.Nhiều kỹ thuật LAN như Ethernet chẳng hạn, định nghĩa thời bit là một đơn vị thời gian để truyền đi một bit. Để cho một thiết bị điện hay quang nhận ra được tín hiệu là bit 0 hay bit 1 thì phải có một khoảng thời gian tối thiểu là khoảng thời gian của một bit. -Thời gian truyền được tính bằng số lượng bit gửi đi nhân với thời bit tương ứng của kỹ thuật mà bạn đang sử dụng.Hay nói cách khác,thời gian truyền là khoảng thời gian truyền hết một gói dữ liệu.Do đó gói dữ liệu càng dài thì khoảng thời gian này càng dài. -Mỗi một bít trong mạng Ethernet 10Mb/s có thời gian truyền là 100ns. Đây chính là thời bit.Một byte bằng 8 bit .Do đó,một byte cần tối thiểu 800ns để truyền hết.Một frame có 64 byte là frame nhỏ nhất hợp lệ của 10Base-T càn 51.200 ns(51,2us) Như vậy ,nếu truyền một frame có 1000 byte thì máy nguồn cần 800us mới phát xong frame này.Tổng thời gian thực sự để frame đi được tới máy đích còn phụ thuộc vào nhiều nguồn gây trễ khác trên mạng như: +thơi gian trễ của NIC
338 +Thời gian trễ do lan truyền trên đường cáp +Thời gian trễ do các thiết bị lớp 1,lớp 2 và lớp 3 dọc trên đường đi 4.1.8. Ích lợi của việc sử dụng Repeater -Khoảng cách mà một mạng LAN có thể bao phủ bị giới hạn và sự suy hao của tín hiệu.Khi tín hiệu di chuyển trên mạng nó sẽ bị suy hao do trở kháng của cáp hay của môi trường truyền làm tiêu hao năng lượng tín hiệu . Ethernet Repeater là một thiết bị hoạt động ở lớp vật lý,nó khuếch đại và tái tạo lại tín hiệu trong Ethernet LAN.Khi bạn sử dụng repeater để mở rộng khoảng cách của một LAN,mạng LAN này có thể bao phủ lênmột phạm vi lớn hơn và có nhiều người dùng hơn cùng chia sẻ mạng này.Tuy nhiên,việc sử dụng repeater và hub lại tạo ra một vấn đề về quảng bá và đụng độ làm giảm hiệu quả hoạt động của mạng LAN có môi trường truyền chia sẻ.
339 +Repeater là một thiết bị lớp 1 thực hiện khuếch đại,tái tạo lại tín hiệu và truyền đi +Repeater cho phép kéo dài khoảng cách từ đầu cuối -đến -đầu cuối +Repeater làm tăng kích thước của miền đụng độ và miền quảng bá Hình:4.1.8.b.Mở rộng môi trường chia sẻ mạng LAN bằng repeater 4.1.9.Truyền song công -Ethernet song công cho phép truyền một gói dữ liệu đồng thời nhận một gói dữ liệu khác tại cùng một thời điểm.Việc truyền và nhận song song đồng thời này yêu cầu sử dụng hai cặp dây khác nhau trong cáp và chuyển mạch kết nối giữa hai máy.Kết nối này phải được xem như kết nối điểm -nối -điểm và hoàn toàn không có đụng độ.Vì cả hai node có thể truyền và nhận đồng thời nên không còn việc thỏa thuận sủ dụng băng thông. Ethernet song công có thể sử dụng cấu trúc cáp đax có nếu như môi trường truyền thỏa mãn được những tiêu chuẩn Ethernet tối thiểu. Để truyền và nhận đồng thời, mỗi node phải kết nối vào một port riêng trên switch. Kết nối song công có thể sử dụng chuẩn môi trường truyền của 10BASE-T, 100BASE-T hoặc 100BASE-FX để tạo kết nối điiểm-nối-điểm. NIC trên tất cả thiết kế nối vào mạng phải có khả năng song công. Ethernet switch song công vận dụng ưu điểm của hai cặp dây riêng rẽ trong cáp để tạo kết nối trực tiếp giữa chân truyền (Tx) ở một đầu với chân thu (Rx0 ở đầu kia. Khi hai máy được kết nối như vậy sẽ tạo ra môi trường truyền không có đụng độ, việc truyền và nhận dữ kiệu được thực hiện trên hai mạc điện của hai cặp dây riêng biệt trong sơi cáp. Trong mạng băng thông 10Mb/s trước đây, Ethernet chỉ sử dụng khoảng 50% - 60% lượng băng thông do đụng độ và thời gian trễ. Ethernet song công có thể sử dụng 100% băng thông trên cả hai chiều, mỗi chiều Tx và Rx bạn có 10Mb/s, tổng cộng là bạn có thông lượng 20Mb/s.
340 • Gấp đôi băng thông giữa hai node. • Truyền không có đụng độ. • Hai đường 10Mb/s hay 100Mb/s. 4.2. Giíi thiÖu vÒ chuyÓn m¹ch LAN 4.2.1. Ph©n ®o¹n m¹ng LAN Mét hÖ thèng m¹ng cã thÓ chia thµnh nhiÒu ®¬n vÞ nhá h¬n gäi lµ segmnet. H×nh 4.2.1. lµ mét vÝ dô vÒ ph©n ®o¹n M¹ng Ethernet. Toµn bé hÖ thèng m¹ng cã 15 m¸y tÝnh, trong ®ã cã 6 server vµ 9 m¸y tr¹m. Mçi segment sö dông ph−¬ng ph¸p truy cËp CSMA/CD vµ duy tr× l−u l−îng trong segment ®ã. Mçi segment lµ mét miÒn ®ông ®é riªng. ViÖc ph©n ®o¹n m¹ng cho phÐp ph¹m vi nghÏn m¹ch ®−îc thu nhá trong ph¹m vi tõng segment. Khi d÷ liÖu ®−îc truyÒn ®i trong mét segment, c¸c thiÕt bÞ
341 trong cïng segment ®ã chia sÎ toµn bé b¨ng th«ng cña segment ®ã. D÷ liÖu ®−îc truyÒn gi÷a c¸c segment sÏ ®−îc truyÒn lªn ®−êng trôc chÝnh cña m¹ng. 4.2.2. Ph©n ®o¹n cña m¹ng bridge Bridge lµ mét thiÕt bÞ Líp 2 thùc hiÖn chuyÓn gãi dùa trªn ®Þa chØ MAC. Khi bridge nhËn frame vµo tõ mét port, bridge sÏ ®äc ®Þa chØ MAC, cña m¸y göi ®Ó nhËn biÕt ®−îc thiÕt bÞ nµop kÕt nèi víi port ®ã. Tõ ®ã bridge x©y dùng ®−îc b¶ng chuyÓn m¹ch, trÓn ®ã ¸nh x¹ tõ ®Þa chØ MAC ra port t−¬ng øng. Nh÷ng gãi d÷ liÖu nµo kh«ng cÇn chuyÓn ra segment th× bridge sÏ chÆn c¸c gãi ®ã l¹i. MÆc dï ho¹t ®éng cña bridge lµ trong suèt ®èi víi c¸c thiÕt bÞ m¹ng kh¸c nh−ng thêi gian trÔ v©n t¨ng lªn kho¶ng 10% ®Õn 30% khi sö dông bridge. Thêi gian trÔ nµy lµ thêi gian ®Ó bridge xö lý vµ quyÕt ®Þnh chuyÓn gãi. Bridge lµ mét thiÕt bÞ chuyÓn m¹ch d¹ng store –and-forward. Víi kiÓu chuyÓn m¹ch nµy, bridge ph¶i kiÓm tra ®Þa chØ ®Ých vµ tÝnh to¸n CRC (Cyclic Redundancy Check) ®Ó kiÓm tra lçi frame råi míi chuyÓn frame ®i. NÕu port ®Ých ®ang bËn th× bridge cã thÓ t¹m thêi l©u frame cho ®Õn khi port ®Ých ® − îc gi¶i phãng.
342 Ph©n ®o¹n m¹ng b»ng bridge gióp gi¶m sè l−îng ng−êi dïng trªn mét segment. bridge nhËn frame, gi÷ frame råi chuyÓn frame ®i dùa theo ®Þa chØ Líp 2.