Tổng quan chung về mạng máy tính

Lời nói đầu
Chúng ta đà và đang sống trong thời kỳ phát triển nhanh chóng và sôi
động của công nghệ tin học, cũng nh tất cả các sản phẩm trí tuệ của con ngời,
máy tính càng trở nên mạnh mẽ hơn, dễ sử dụng hơn, hiệu quả cao hơn.
Dần dần các máy tính đơn lẻ đợc kết nối với nhau thành mạng máy tính và
ngày nay đà trở thành không thể thiếu của hầu nh bất kỳ tổ chức nào. Mạng máy
tính cho phép ngời sử dụng liên lạc với nhau, chia sẻ thông tin, chia sẻ tài
nguyên, cộng tác và kết hợp sức mạnh. Quy mô mạng máy tính không còn tính
bằng đờng biên giới, nó đà vợt qua khuôn khổ một quốc gia riêng lẻ, cùng với
hàng loạt dịch vụ, đà đáp ứng đợc hầu hết các nhu cầu thông tin của con ngời ở
mọi lúc, mọi phơng diện.
Chính vì vậy những vấn đề về tin học viễn thông nói chung và mạng máy
tính nói riêng sẽ trở thành kiến thức phổ thông, em cũng nh các bạn khác ham
hiểu biết về mạng máy tính. Vì vậy trong phần đồ án này, em xin trình bày tổng
quan về mạng máy tính - mạng LAN.
Do giới hạn của bản báo cáo và trình độ của ngời thực hiện còn hạn chế
nên không tránh khỏi thiếu sót, em mong đợc sự thông cảm và chỉ bảo của các
thầy giáo, cô giáo và các bạn đồng nghiệp cho em đợc hoàn thiện hơn nữa.
Sau cùng em xin phép đợc bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo hớng
dẫn *************** đà tận tình giúp đỡ em hoàn thành bản báo cáo tốt
nghiệp này.


báo cáo thực tập tốt nghiệp

chơng I

Tổng quan chung về mạng máy tính
I.1. Khái niệm về mạng và nối mạng

ở mức độ cơ bản nhất, mạng (network) bao gồm hai m¸y tÝnh nèi víi

nhau b»ng c¸p (Cable) sao cho chóng có thể dùng chung dữ liệu. Mọi mạng máy
tính, cho dù có tinh vi, phức tạp đến đâu chăng nữa, cũng đều bắt nguồn từ hệ
thống đơn giản đó. Cái ý tëng nèi hai m¸y tÝnh b»ng c¸p nghe cã vẻ không có gì
phi thờng, nhng nếu nhìn lại thì đó chính là một thành tựu lớn lao trong công
nghệ truyền thông.
Mạng máy tính từ nhu cầu muốn chia sẻ và dùng chung (Share) dữ liệu.
Máy tính cá nhân là công cụ tuyệt vời giúp tạo dữ liệu, bảng tính, hình ảnh và
nhiều dạng thông tin khác, nhng khôngcho phép bạn nhanh chóng chia sẻ dữ liệu
bạn tạo nên. Không có hệ thống mạng, dữ liệu phải đợc in ra giấy thì ngời khác
mới có thể hiệu chỉnh hay sử dụng. Cùng lắm thì bạn chỉ có thể chép tập tin lên
đĩa mềm và trao đĩa cho ngời khác chép vào máy họ. Nếu ngời khác thực hiện
thay đổi cho tài liệu thì bạn vô phơng hợp nhất các thay đổi. Phơng thức làm việc
nh thế đà và vẫn còn đợc gọi là làm việc trong môi trờng độc lập (stand alone
environment).
Nếu ngời làm việc ở môi trờng độc lập nối máy tính của mình với nhiều
ngời khác, thì ngời này có thể sử dụng dữ liệu tên các máy tính và cả máy in.
Một nhóm máy tính và những thiết bị ngoại vi nối kết với nhau đợc gọi là mạng,
còn khái nhiệm về các máy tính nối với nhau dùng chung tài nguyên đợc gọi là
nối mạng (networking).

Máy tÝnh

M¸y in

C¸p

SV:

1

báo cáo thực tập tốt nghiệp

Hình 1.1. Thể hiện một hệ thống mạng đơn giản
Các máy tính cấu thành mạng có thể dùng chung những thứ sau:
- Dữ liệu
- Thông điệp
- Hình ảnh
- Máy fax
- Modem
- Các tài nguyên phần cứng khác.
Danh sách này không ngừng mở rộng, do con ngời thờng xuyên tìm ra
những cách thức mới giúp chia sẻ thông tin và giúp tiếp bằng phơng tiện máy
tính.
I.2. Ưu điểm của mạng

- Việc nối các mạng máy vi tính cá nhân (Personal Computer) đơn lẻ với
các thiết bị dùng chung và tổ chức thành mạng có rất nhiều lợi ích, cơ bản nh
sau:
+ Kinh tế trong đầu t thiết bị: nhờ nối mạng, ngời ta có thể tiết kiệm bằng
cách giảm số lợng máy in (printer), số lợng ổ đĩa (Driver Disk), giảm tối đa cấu
hình của máy trạm (Workstation).
+ Kinh tế về mặt sử dụng tài nguyên: nhờ nối mạng thông tin, dữ liệu chỉ
cần nhập một lần và đợc lu trữ ở một nơi, do đó tiết kiệm đợc thời gian cập nhật
thông tin (Update Communication) và dung lợng ổ đĩa.
+ Thông tin đợc nối mạng cho nên chính xác hơn, nhanh hơn do không
phải cập nhật nhiều lần, nhiều nơi và giá trị sử dụng thông tin tăng lên do có
nhiều ngời cùng khai thác mét th«ng tin trong cïng mét thêi gian.
+ Ngêi sư dụng có thể ngồi một nơi và khai thác dữ liệu ở nơi khác, đó là
do sử dụng dịch vụ truy nhËp tõ xa (Remote Access Control).

I.3. C¸c yÕu tè của mạng máy tính
I.3.1. Đờng truyền vật lý

Đờng truyền vật lý dùng để chuyển các tín hiệu điện tử giữa các mạng
máy tính. Các tín hiệu điện tử đó biểu thị các giá trị dữ liệu dới dạng các xung
nhị phân. Tất cả các tín hiệu đợc truyền giữa các máy tính đều thuộc một dạng
sóng điện từ và có tần số trải từ các tần số radio tới các sóng cực ngắn (vi ba), và
tia hồng ngoại. Tuỳ theo tần số của sóng điện từ có thể dùng các ®êng trun vËt
lý kh¸c nhau ®Ĩ trun c¸c tÝn hiƯu. Các tần số Radio có thể truyền bằng cáp
SV:

2


báo cáo thực tập tốt nghiệp

điện hoặc bằng phơng tiện quảng bá (Radio broadcashing) sóng cực ngắn (viba)
thờng đợc dùng để truyền các trạm mặt đất và các vệ tinh, các tính hiệu quảng bá
từ một trạm phát tới nhiều trạm thu (nh mạng điện thoại tổ ong là một minh
hoạ). Tia hồng ngoại là lý tởng đối với nhiều loại truyền thông mạng, nó có thể
đợc truyền giữa hai điểm hoặc quảng bá từ một điểm tới nhiều máy thu.
Tia hồng ngoại và các tần số cao hơn ánh sáng có thể đợc truyền qua
các cáp sợi quang, khi xét lựa chọn đờng truyền vật lý đặc trng cơ bản của
chúng là:
- Giải thông: giải thông của một đờng truyền chính là độ đo phạm vi tần
số mà nó có thể đáp ứng đợc. Giải thông phụ thuộc vào độ dài cáp, cáp càng
ngắn thì giải thông lớn hơn so với cáp dài. Giải thông của đờng điện thoại là 400
đến 4.000 HZ. Có nghĩa là nó có thể truyền đợc tín hiệu với các tần số nằm trong
phạm vi tần số từ 400 đến 4.000 chu kỳ/ giây.
- Thông lợng: Thông lợng là tốc độ truyền dữ liệu trên đờng truyền, tính

bằng số bít trên một giây.
- Độ suy hao: Độ suy hao là độ đo sự yếu đi của tín hiệu trên đờng truyền.
Cáp càng dài thì suy hao càng lớn.
- Độ nhiễu điện từ: Độ nhiễu điện từ gây ra bởi tiếng ồn điện từ bên ngoài
làm ảnh hởng đến tín hiệu trên đờng truyền.
Có hai loại đờng truyền: hữu tuyến (Cable) và vô tuyến (Wireless) đợc sử
dụng trong việc kết nối mạng máy tính.
+ Đờng truyền hữu tuyến gồm có: cáp đồng trục, cáp xoắn đôi (trong đó
có bọc kim và không có bọc kim), cáp sợi quang.
+ Đờng truyền vô tuyến gồm có: radio, sóng cực ngắn, tia hồng ngoại.
I.3.2. Kiến trúc mạng

Kiến trúc mạng máy tính (network architecture) thể hiện cách nối các
mạng máy tính với nhau ra sao và tập hợp các quy tắc, quy ớc 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 đợc gọi là hình dạng (topology) của mạng (mà
từ đây để cho gọn ta gọi là topo của mạng). Còn tập hợp các quy tắc, quy ớc
truyền thông thì đợc gọi là giao thức (protocol) của mạng. Topo và giao thức
mạng là hai khái nhiệm rất cơ bản của mạng máy tính. Vì vậy ta sẽ nghiên cứu
kỹ hơn ở những phần sau của đồ án này.
I.3.2.1. Topo mạng

SV:

3


báo cáo thực tập tốt nghiệp

Có hai kiểu nối mạng chủ yếu là điểm - điểm (point to point) và quảng bá

(broadcast hay point to multipoint).
Theo kiểu điểm - điểm, các đờng truyền nối từng cặp nút với nhau và mỗi
nút đều có trách nhiệm lu trữ tạm thời, sau đó chuyển tiếp dữ liệu đi cho tới đích.
Do cách thức làm việc nh thế nên mạng kiểu này gọi là mạng lu và chuyển tiếp
(store and forward).
Hình dới đây thể hiện một số topo mạng điểm - điểm.

Star (hình sao)
Loop (chu trình)
Tree (cây)
Theo kiểu quảng bá, tất cả các nút phân chia chung một đờng truyền vật
lý. Dữ liệu đợc gửi đi từ một nút nào đó sẽ có thể đợc tiếp nhận bởi tất cả các nút
còn lại, bởi vậy cần chia ra địa chỉ đích của dữ liệu để mỗi nút căn cứ vào đó
kiểm tra xem dữ liệu có phải dành cho mình hay không.
Hình dới đây cho một số ví dụ topo của mạng quảng bá

Ring (vòng)
Bus (xa lộ)
Satrilite (vệ tinh)
Trong các topo dạng bus và vòng cần có một số cơ chế trọng tài ®Ĩ gi¶i
qut “xung ®ét” khi nhiỊu nót mn trun tin cùng một lúc. Việc cấp phát đờng truyền có thể là tĩnh hoặc động.
Cấp phát tĩnh thờng dùng cơ chế quay vòng (round robin) để phân chia
đờng truyền theo các khoảng thời gian định trớc.
Còn cấp phát động là cấp phát theo yêu cầu để hạn chế thời gian chết
vô ích của đờng truyền.
Trong topo dạng vệ tinh (hoặc radio) mỗi nút cần có một anten để thu và
phát sóng.
I.3.2.2. Giao thøc m¹ng

SV:

4


báo cáo thực tập tốt nghiệp

Việc trao đổi thông tin cho dù là đơn giản nhất, cũng đều phải tuân theo
những quy tắc nhất định. Ngay cả hai ngời nói chun víi nhau mn cho cc
nãi chun cã kÕt qu¶ thì ít nhất cả hai cũng phải ngầm tuân thủ quy tắc: khi ngời này nói thì ngời kia phải nghe và ngợc lại. Việc truyền tin trên mạng cũng vậy
cần phải có những quy tắc, quy ớc về nhiều mặt, từ khuôn dạng (cú pháp, ngữ
nghĩa) của dữ liệu cho tới thủ tục gửi, nhận dữ liệu kiểm soát hiệu quả và chất lợng truyền tin và xử lý các lỗi và các sự cố. Yêu cầu về xử lý và trao đổi thông
tin của ngời sử dụng càng cao thì các quy tắc càng nhiều và phức tạp hơn. Tập
hợp tất cả các quy tắc, quy ớc đó đợc gọi là giao thức (protocol) của mạng. Các
mạng khác nhau cã thĨ sư dơng c¸c giao thøc kh¸c nhau tuỳ sự lựa chọn của ngời thiết kế.
I.4. Phân loại mạng
I.4.1. Phân loại theo khoảng cách địa lý

Nếu lấy Khoảng cách địa lý làm yếu tố chính để phân loại thì ta có các
loại mạng la: mạng cục bộ, mạng đô thị, mạng diện rộng và mạng toàn cầu.
- Mạng cục bộ (Local Area Network - LAN) là mạng đợc cài đặt trong
phạm vi tơng đối nhỏ (VD: một toà nhà, khu trờng...) với khoảng cách giữa các
nút mạng chỉ trong vài chục km trở lại.
- Mạng đô thị (Metropolitan Area Nework - MAN) là mạng đợc cài đặt
trong phạm vi một đô thị hoặc một trung tâm kinh tế xà hội có bán kính khoảng
100km trở lại.
- Mạng diện rộng (Wide Area Network - WAN) là mạng trong đó phạm vi
của mạng có thể vợt qua biên giới quốc gia và thậm chí của lục địa.
- Mạng toàn cầu (Global Area Nework - GAN) phạm vi của mạng trải
rộng khắp lục địa của trái đất, khoảng cách địa lý có tính chất tơng đối, đặc biệt
trong thời gian ngày nay, những tiến bộ ngày càng phát triển của công nghiệp

truyền dẫn và quản lý mạng. Nên danh giới khoảng cách địa lý giữa các mạng là
mờ nhạt.
I.4.2. Phân loại theo cung cầu tài nguyên

Loại mạng bình đẳng (Peer to Peer): là mạng mà trong đó vai trò của tất
cả các máy là ngang nhau (đều là máy trạm làm việc (workstation)) trong quá
trình khai thác tài nguyên.
Workstation

SV:

Workstation

Workstation

Printer

5


báo cáo thực tập tốt nghiệp

Hình vẽ: Mạng Peer to Peer
Loại mạng khách/ chủ (Client/ Server): là hệ thống mạng có ít nhất một
máy chủ (Server), đó là máy mà trên đó cài đặt phần mềm điều hành hệ thống
của mạng.
Workstation

Workstation

Workstation

Server

Printer

Hình vẽ: Mạng Client/ Server
Loại mạng hỗn hợp: Mạng hỗn hợp là mạng trong quá trình khai thác tài
nguyên, các máy có lúc quan hệ với nhau bình đẳng, có lúc quan hệ với nhau
theo kiểu khách/ chủ.
Workstation

Workstation

Server

Workstation

Printer

Workstation

Hình vẽ: Mạng hỗn hợp

I.4.3. Phân loại mạng theo kỹ thuật chuyển mạch

Switching làm yếu tố để phân loại thì ta sẽ có: mạng chuyển mạch kênh,
mạng chuyển mạch thông báo, mạng chuyển m¹ch gãi:
SV:

6


báo cáo thực tập tốt nghiệp

- Mạng chuyển mạch kênh (Circuit - Switched Networks): trong trêng hỵp
khi cã hai thùc thể cần trao đổi thông tin thì giữa chúng sẽ thành lập một kênh
(Circuit) cố định và đợc duy trì cho đến khi một trong hai bên ngắt liên lạc. Các
dữ liệu chỉ đợc truyền theo một con đờng nhất định đó.
Nhợc điểm:
+ Thời gian tiêu tốn cho việc thiết lập một kênh, cố định giữa hai thực thể.
+ Hiệu suất sử dụng đờng truyền không cao vì có lúc kênh bị bỏ không do
cả hai bên đều hết thông tin. Trong khi các thực thể khác không đợc phép sử
dụng kênh này.
- Mạng chuyển mạch thông báo (Massage - Switched Networks): thông
báo (Massage) là một đơn vị thông tin ngời dùng các nút của mạng căn cứ vào
địa chỉ đích của thông báo để chọn nút kế tiếp trên đờng dẫn tới đích. Nh vậy,
các nút cần lu trữ tạm thời và đọc các tin nhận đợc, quản lý việc chuyển tiếp các
thông báo đi tuỳ thuộc vào điều kiện mạng mà các thông báo khác nhau đợc gửi
đi trên những đờng khác nhau.
Ưu điểm:
+ Hiệu suất sử dụng đờng truyền cao vì không bị chiếm dụng độc quyền
mà đợc phân chia giữa nhiều thực thể.
+ Mỗi nút mạng (hay nút chuyển mạch thông báo) có thể lu trữ thông báo
cho tới khi kênh truyền rồi mới gửi thông báo đi, do đó giảm đợc tình trạng tắc
nghẽn trên mạng.
+ Có thể điều khiển việc truyền tin bằng cách sắp xếp độ u tiên cho các
thông báo.
+ Có thể tăng hiệu suất sử dụng giải thông của mạng bằng cách gán địa
chỉ quảng bá (broadcast addressing) để gửi thông báo đồng thời tới nhiều đích.

- Mạng chuyển mạch gói (Packet - Switched Networks): mỗi thông báo đợc chia thành nhiều phần nhỏ gọi là các gói tin (Packet) có khuôn dạng quy định
trớc. Mỗi gói tin đều chứa đựng các thông tin điều khiển trong đó có địa chỉ
nguồn (ngời gửi) và đích (nhận) của gói tin. Các gói tin đợc giới hạn kích thớc
tối đa sao cho các nút mạng (nút chuyển
data 2mạch) có thể xử lý toàn bộ gói tin trong
bộ nhớ màdata
không
tin nhanh hơn,
1 cần lu trữ tạm thời trên đĩa nên tốc độ xử lýdata
3
hiệu quả hơn chuyển mạch thông báo.
Khó khăn là loại mạng
S2 này là việc tập hợpS4các gói tin để tạo thông báo
ban đầu của ngời sử dụng đặc biệt khi truyền theo nhiều đờng khác nhau. Cần
A

S1

S6

B
7

SV:
S3

S5


báo cáo thực tập tốt nghiệp

phải cài đặt các cơ chế đánh dấu gọi tin và phục hồi các gói tin bị thất lạc hoặc
bị truyền lỗi cho nút mạng do hiệu suất cao hơn nên hiện nay đợc dùng phổ biến.

Hình: Mạng chuyển mạch kênh
S2
A

message 1

S4

S1

S6
S3

B

S5
message 2

SV:

8


báo cáo thực tập tốt nghiệp

Hình: Mạng chuyển mạch thông báo.

1

S2

S4
1

4 1
43 21

A

4

S1
3

2

S6

B

2

S3

S5

43

Hình: Mạng chuyển mạch gói
I.4.4. Phân loại theo sơ đồ (TOPOLOGY)

I.4.4.1. Sơ đồ bus
Workstation

Workstation

I.4.4.42. Sơ đồ Star

Server

Workstation

Workstation

Server

Hub

Hub

Workstation

I.4.4.3. Sơ ®å Ring
Workstation

Workstation

9

SV:
Workstation


báo cáo thực tập tốt nghiệp

Workstation

I.4.4.4. Sơ đồ mạng hỗn hợp

Workstation

Workstation

Server

Hub

I.5. Kiến trúc phân tầng - chuẩn hoá mạng
Workstation
Workstation
I.5.1.
Kiến trúc phân tầng

Workstation

Printer

Để giảm đi những khó khăn trong việc thiết kế và cài đặt mạng, hầu hết
các mạng máy tính đều đợc thiết kế và cài đặt theo kiến trúc phân tầng
(layering). Mỗi hệ thống và thành phần của mạng đợc xem nh là một cấu trúc đa
tầng, mỗi tầng đợc xây dựng trên tầng trớc nó. Số lợng, chức năng của mỗi tầng
tuỳ thuộc vào các nhà thiết kế, tuy nhiên trong các mạng, mục đích của mỗi tầng
là để cung cấp một số dịch vụ cho tầng cao h¬n.

SV:

10


b¸o c¸o thùc tËp tèt nghiƯp

HƯ thèng A

HƯ thèng B
Giao thøc tÇng N

TÇng N
...

TÇng N
...

Giao thøc tÇng i + 1

TÇng i + 1

TÇng i + 1

TÇng i

TÇng i

...

...
Giao thøc tÇng 1

Tầng 1

Tầng 1

Đờng truyền vật lý

Hình: Kiến trúc phân tầng tổng quát
A và B là hai hệ thống máy tính thành phần của mạng đợc nối với nhau.
Nguyên tắc của kiến trúc phân tầng: Mỗi một hệ thống trong một mạng
đều có cấu trúc phân tầng, số lợng tầng, chức năng của mỗi tầng là nh nhau.
Tầng i của hệ thống B các quy tắc và quy ớc dùng trong thoại là giao thức mức I.
Giữa 2 tầng kế nhau tồn tại một giao diện (interface) xác định các thao tác của
tầng dới cung cấp lên tầng trên.
Trong thực tế dữ liệu không truyền trực tiếp từ tầng i của hệ thống này
sang tầng i của hệ thống khác, trừ trờng hợp tầng thấp nhất trực tiếp sử dụng đờng truyền vật lý để truyền các xâu bít (0, 1) từ hệ thống này sang hệ thống
khác. Dữ liệu đợc trun tõ hƯ thèng gưi (Sender) sang hƯ thèng nhËn (Receiver)
bằng đờng truyền vật lý và cứ thế dữ liệu lại đi ngợc lên các tầng trên. Khi hai hệ
thống liên kết với nhau thì tầng thấp nhất mới có liên kết vật lý còn ở các tầng
cao hơn chỉ có liên kết (logic) ảo đợc đa vào để hình thức hoá các hoạt động của
mạng, thuận tiện cho việc thiết kế, các phần mềm truyền thông.

I.5.2. Chuẩn hoá mạng

Tình trạng không tơng thích giữa các mạng gây trở ngại cho những ngời
sử dụng, tác động đến mức tiêu thụ sản phẩm mạng. Do vậy các nhà nghiên cứu
và thiết kế mạng cần có mô hình chuẩn để làm căn cứ, tạo ra những sản phẩm có
tính chất mở về mạng đa tới dễ phổ cập, sản xuất và sử dơng.
Hai tỉ chøc chn chÝnh lµ ISO vµ CCITT.
a. Tỉ chøc ISO (International Standard Organition):
SV:

11


báo cáo thực tập tốt nghiệp

Là tổ chức hoá quốc tế, hoạt động dới sự bảo trợ của liên hiệp quốc với
thành viên là các cơ quan tiêu chuẩn hoá của các quốc gia. ISO đợc ý thức thành
các ban kỹ thuật phụ trách các vấn đề khác nhau, trong đó TK 97 đảm bảo chuẩn
hoá lĩnh vực xử lý thông tin. Mỗi Technical Commitee (TC) lại đợc chi thành
nhiều tiểu ban gồm nhiều nhóm cộng tác đảm nhiệm các vấn đề chuyên sâu khác
nhau.
Các chuẩn do Hội đồng ISO ban hµnh nh lµ chuÈn quèc tÕ chÝnh thøc
(International Standard - IS).
b. Tæ chøc CCITT (Commictee Consultatif International pour Telegraphe
et Telephone).
Là tổ chức t vấn quốc tế về điện tín và điện thoại, hoạt động dới sự bảo trợ
của Liên hiệp quốc, các thành viên chủ yếu là các cơ quan bu chính - viễn thông
của các quốc gia hoặc t nhân.
Phơng thức làm việc của CCITT giống nh ISO nhng các sản phẩm không
đợc gọi là chuẩn mà gọi là khuyến nghị (Recommentdation). CCITT đà đa ra các

khuyến khi loại V liên quan đến vấn đề truyền dữ liệu, khuyến nghị loại X liên
quan đến các mạng truyền dữ liệu công cộng và loại I dành cho các mạng ISDN.
Ngoài ISO, CCITT trên thế giới còn có các tổ chức khác nh: ECMA, ANSI, IEEE
là những tổ chức đà có nhiều đóng góp trong chuẩn hoá mạng.
CCITT

LEYER

Service
Definition Layer Protocol

ISO
Service
Definition

X.400 - X430 mhs
X. 217

X.288 RTSE
X.229 ROSE

9640 vt
Application

8649

X.227 ROSE
X.216

X.226

Layer Protocol

8571 STAM
8650 CASE
8831 JIM

Presentation

8822

8823

X.208

8824

X.209

8825

X.215

X.225

Session

8326

8827

X.214

X.224

Transport

8072

8073

X.213

O.931

Network

8.348

8208

SV:

X.25

8878

X.25

8473

12


b¸o c¸o thùc tËp tèt nghiƯp

X.212

X.300 - X.352

8648

LAPB

7776

1.440/ I.44 J

Data link

8886, 8802/2

LAPD

7809
8022

8802/3
X.211

X.21

Physical

8802/4
8802/5 ...

Hình: Các chuẩn quan trọng đà phát triển bëi ISO vµ CCITT

SV:

13


báo cáo thực tập tốt nghiệp

Chơng II

đờng truyền vật lý thiết bị kết nối mạng máy tính
II.1. Truyền thông mạng

Hoạt động mạng bao gồm gửi dữ liệu từ máy tính này sang máy tính khác.
Quá trình phức tạp này có thể đợc chia thành các tac vụ riêng biệt.
- Nhận biết dữ liệu.
- Chia dữ liệu thành từng cụm dữ liệu quản lý đợc.
- Thêm thông tin vào từng cụm dữ liệu nhằm:
+ Xác định vị trí dữ liệu
+ Nhận diện máy nhận
- Bổ sung thông tin kiểm tra lỗi và thời lợng.
- Đa dữ liệu lên mạng và gửi đi.

Hệ điều hành mạng (Network Operating System) tuân theo một tập hợp
thủ tục thực hiện tác vụ một cách nghiêm ngặt. Những thủ tục này đợc gọi là
giao thức (Protocol). Các giao thức này dẫn dắt từng hoạt động đi đến hoàn tất.
Dần dần đà nảy sinh nhu cầu cần có giao thức chuẩn mực, cho phép phần
cứng và phần mềm của nhiều hÃng bán giao tiếp đợc với nhau.
Có hai tập hợp tiêu chuẩn chính là: mô hình OSI và mô hình cải tiến
Project 802.
II.2. Mô hình OSI
II.2.1. Giới thiệu chung

Vào năm 1978, tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế (International Standard
Organization - ISO) ban hành tập hợp các đặc điểm kỹ thuật mô tả kiến trúc
mạng dành cho việc nối kết những thiết bị không cùng chủng loại. Ban đầu tài
liệu này áp dụng cho những hệ thống më víi nhau do chóng cã thĨ dïng chung
giao thøc và tiêu chuẩn để trao đổi thông tin.
Vào năm 1984, ISO phát hành bản sửa đổi mô hình này gọi là mô hình
tham chiếu mạng hệ mở (Open Systems Interconnection - OSI). Bản sửa đổi
1984 trở thành tiêu chuẩn quốc tế và dùng nh hớng dẫn mạng.
Mô hình này là hớng dẫn thông dụng và nổi tiếng nhất trong việc mô tả
môi trờng mạng. HÃng bán thiết kế sản phẩm mạng dựa trên những đặc điểm kỹ
thuật của mô hình OSI. Mô hình OSI mô tả phơng thức hoạt động cđa phÇn cøng

SV:

14


báo cáo thực tập tốt nghiệp

và phần mềm mạng trong kiến trúc phân tầng và cung cấp khung tham chiếu mô

tả các thành phần mạng hoạt động ra sao.
II.2.2. Kiến trúc phân tầng trong mô hình OSI

Mô hình OSI là kiến trúc chia truyền thông mạng thành bảy tầng. Mỗi
tầng bao gồm những hoạt động, thiết bị và giao thức mạng khác nhau.
Hình dới đây mnh hoạ kiến trúc phân tầng của mô hình OSI
OSI
7.

Application Layer

6.

Presentation Layer

5.

Session Layer

4.

Transport Layer

3.

Network Layer

2.

Data Link Layer

1.

Physical Layer

Chức năng của các tầng trong mô hình OSI là:
- Tầng 1: Physical: Liên quan đến nhiệm vụ truyền dòng bit, không có cấu
trúc qua đờng truyền vật lý nhờ các phơng tiện cơ, điện, hàm, thủ tục.
- Tầng 2: Data Link: Cung cấp phơng tiện để truyền thông thông tin qua
liên kết vật lý đảm bảo tin cậy: gửi các khối dữ liệu (frame) với các cơ chế đồng
bộ hoá, kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu cần thiết...
- Tầng 3: Network: Thực hiện việc chọn đờng và chuyển tiếp thông tin với
công nghệ chuyển mạch thích hợp, thực hiện kiểm soát luồng dữ liệu cắt/ hợp dữ
liệu nếu cần.
- Tầng 4: Transport: Thực hiện việc truyền dữ liệu giữa hai đầu mút
(end - to - end) thực hiện cả việc kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu giữa
hai đầu mút. Cũng có thể thực hiện việc ghép kênh (Mutiplexing) cắt/ hợp dữ
liệu nếu cần.
- Tầng 5: Sesion: Cung cấp phơng tiện quản lý truyền thông giữa các ứng
dụng, thiết lập, duy trì, đồng bộ hoá và huỷ bỏ các phiên truyền thông giữa các
ứng dụng.

SV:

15


báo cáo thực tập tốt nghiệp

- Tầng 6: Presentation: Chuyển đổi cú pháp dữ liệu của các ứng dụng qua

môi trờng OSI.
- Tầng 7: Application: Cung cấp các phơng tiện để ngời sử dụng có thể
truy nhập đợc vào môi trờng OSI, đồng thời cung cấp các dịch vụ thông tin phân
tán.
* Giao thức chuẩn của mô hình OSI
Hai hệ thống khác nhau vẫn có thể nối để truyền thông với nhau nếu
chúng đảm bảo những điều kiện sau:
- Chúng cài đặt cùng một tập hợp các chức năng truyền thông.
- Các chức năng đó đợc tổ chức thành một tập hợp các tầng.
Các tầng đồng mức phải cung cấp chức năng nh nhau, phải sử dụng một
giao thức chung. Để đảm bảo những điều kiện trên cần phải có các chuẩn, các
chuẩn phải xác định các chức năng và dịch vụ đợc cung cấp bởi một tầng. Các
chuẩn phải xác định các giao thức giữa các tầng đồng mức.
Mô hình OSI 7 tầng chính là cơ sở để xây dựng các chuẩn đó.
* Thực thể hoạt động trong các tầng của mô hình OSI
Theo tiếp cận OSI, trong mỗi tầng của một hệ thống có một hoặc nhiều
thực thể (entity) hoạt động. Một N entity cài đặt các chức năng của tầng N và
giao thức truyền thông với các (n) entity trong các hệ thống khác.
Một tiến trình (Process) trong một hệ đa xử lý là một ví dụ của một thực
thể, hoặc là một thực thể cứng ví dụ chíp I/O thông minh. Thực thể 7 tầng đợc
gọi là thực thể ứng dụng (application entity), thực thể tầng 6 đợc gọi là thực thể
trình diễn...
Một thực thể tầng N cài đặt dịch vụ cung cấp cho tầng N + 1. Khi đó tầng
N đợc gọi là ngời cung cấp dịch vụ, tầng N + 1 gọi là ngời dùng dịch vụ. Tầng N
dùng dịch vụ của tầng N - 1 để cung cấp dịch vụ của nó. Mỗi thực thể truyền
thông với các thực thể ở tầng trên vµ díi nã qua mét giao diƯn (Interface). Giao
diƯn nµy gồm một hoặc nhiều điểm truy nhập dịch vụ (Service access
(N)point
SAPSAP).

(N + 1) Leyer

16

SV:
(N) SAP

Interface


báo cáo thực tập tốt nghiệp

(N + 1) Leyer

Hình: Quan niƯm vỊ tÇng theo tiÕp cËn OSI.
(N - 1) cung cấp dịch vụ cho một (N) entity thông qua việc gọi các hàm
nguyên thuỷ. Hàm nguyên thuỷ chỉ rõ chức năng cần thực hiện và đợc dùng để
truyền dữ liệu và thông tin điều khiển. Có 4 loại hàm nguyên thuỷ đợc dùng để
định nghĩa tơng tác giữa các tầng kề nhau, đó là:
Request (yêu cầu): là hàm nguyên thuỷ mà ngời sử dụng dịch vụ dùng để
gọi một chức năng.
Indication (chỉ báo): là hàm nguyên thuỷ mà ngời cung cấp dịch vụ
(service provider) dùng để gọi một chức năng hoặc chỉ bảo một chức năng
đà đợc gọi ở một điểm truy nhập dịch vụ (SAP).
Response (trả lời): là hàm nguyên thuỷ mà ngời dùng dịch vụ để hoàn tất
một chức năng đà đợc gọi từ trớc bởi một hàm nguyên thuỷ Indication ở
SAP đó.
Confirm (xác nhận): là hàm nguyên thuỷ mà ngời cung cấp dịch vụ dùng
để hoàn tất một chức năng đà đợc gọi từ trớc bởi một hàm nguyên thuỷ
Request tại SAP đó.

Sau đây là sơ đồ nguyên lý hoạt động của các hàm nguyên thuỷ.
Hệ thống A

Hệ thống B

(N + 1) Leyer

(N + 1) Leyer

Service User

Response

Request
Confirm

Indication

SAN

SAN

(N) Leyer

(N) Protocol

(N) Leyer

Service Provider

Hình: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của các hàm nguyên thuỷ

SV:

17


báo cáo thực tập tốt nghiệp

Tầng (N + 1) của A gửi xuống tầng (N) kề dới nó một hàm yêu cầu. Tầng
(N) của A cấu tạo một đơn vị dữ liệu để gửi yêu cầu đó sang tầng N của B chỉ
báo lên tầng (N + 1) kề trên nó bằng hàm Indication (chỉ báo).
Tầng (N + 1) của B trả lời bằng hàm Response gửi xuống tầng (N) kề dới.
Tầng N của B cấu tạo một đơn vị dữ liệu để gửi trả lời về tầng (N) của A.
Nhận đợc trả lời, tầng N của A xác nhận với tầng (N + 1) kề trên nó bằng
hàm Confirm (xác nhận) kết thúc một giao thức giữa hai hệ thống.
Đơn vị dữ liệu sử dụng trong giao thức tầng (N) đợc ký hiệu là (N) PDU
(Protocol Data Unit - đơn vị dữ liệu thủ tục).

Tầng (N)

(N) PDU

(N - 1) PDU

(N - 1) PDU
Tầng (N - 1)
Hình: Quan hệ giữa các đơn vị dữ liệu ở tầng kề
Một thực thể ở tầng (N) không thể truyền dữ liệu trực tiếp tới một thực thử
tầng (N) ở hệ thống khác mà phải chuyển xuống để truyền qua bằng tầng vật lý

nh kiến trúc phần tầng. Khi xuống đến tầng (N - 1) dữ liệu đợc chuyển từ tầng
(N) đợc xem nh là một đơn vị dữ liệu cho dịch vụ SDU (Service Data Unit - đơn
vị dữ liệu dịch vụ) của tầng.
Phần thông tin của (N) gọi là (N) PCI (thông tin điều khiển) đợc thêm vào
đầu của (N) SDU để thành (N) PDU. Trờng hợp (N) SDU quá dài thì đợc cắt
thành nhiều đoạn, mỗi đoạn kết hợp với (N) PCI vào đầu để tạo thành nhiều (N)
PDU. Quá trình nh vậy đợc chuyển xuống tầng vật lý, ở đó dữ liệu đợc truyền
qua đờng vật lý. ở hệ thống nhận quá trình diễn ra ngợc lại. Qua mỗi tầng, các
PCI của các đơn vị dữ liệu sẽ đợc phân tích và cắt bỏ các đầu header của các
PDU trớc khi gỉ lên tầng trên.
II.2.3. Mối quan hệ giữa các tầng trong mô hình OSI

SV:

18


báo cáo thực tập tốt nghiệp

Mục đích của mỗi tầng là cung cấp dịch vụ cho tầng ngay bên trên và
bảo vệ tầng trên tránh khỏi những chi tiết về các dịch vụ thực sự đợc thi
hành nh thế nào. Các tầng đợc thiết lập theo cách thức qua đó mỗi tầng hoạt
động nh thể nó đang giao tiếp với tầng đối tác của trọng máy tính khác.
Đây là dạng giao tiếp ảo hay còn gọi là giao tiếp logic giữa những tầng
đồng mức.
Hình dới đây thể hiện mối quan hệ giữa các tầng trong mô hình OSI.
Máy tính A
Application Layer

Máy tính B

Giao tiếp ảo

Application Layer

Presentation Layer

Presentation Layer

Session Layer

Session Layer

Transport Layer

Transport Layer

Network Layer

Network Layer

Data Link Layer

Data Link Layer

Physical Layer

Physical Layer

II.2.4. Quá trình truyền dữ liệu trong mô hình OSI diễn ra nh thế nào?

Quá trình truyền

Quá trình nhận

A

B

ứng dụng

APDU

ứng dụng

Trình bày

PPDU

Trình bày

Phiên

SPDU

Phiên

Truyền tải

TPDU

Truyền tải

Mạng

Gói

Liên kết DL

Khng

Vật lý

Bit

Mạng
Liên kết DL
Vật lý

Môi trêng truyÒn
SV:

19