Chương 3. Mạng LAN ppsx

1
2
Chương 3. Mạng LAN
3.1. Tổng quan về mạng LAN
3.2. Các giao thức cho mạng LAN
3.3. Các phương pháp điều khiển truy nhập đường truyền.
3
3.1. Tổng quan về mạng LAN
4
Mạng LAN hay còn gọi là mạng máy tính cục bộ là một mạng bao gồm các
máy tính và một số thiết bị kết nối truyền dữ liệu trong một phạm vi không
lớn và giới hạn bởi cự ly truyền dẫn và số lượng các phần tử của mạng.
Mạng LAN không chỉ hoạt động độc lập, LAN có thể được kết nối với
các mạng LAN khác hoặc kết nối với mạng Internet để chia sẻ các
nguồn tài nguyên như : chia sẻ xử lý, chia sẻ dữ liệu, chương trình,….
Các loại thiết bị kết nối trong mạng LAN: Các thiết bị kết nối có thể hoạt
động ở những lóp khác nhau trong mô hình internet
Các bộ lặp – repeaters và Hub là thiết bị thuộc lớp thứ nhất trong mô hình
Các bộ cầu nối – Bridge là thiết bị thuộc lớp thứ hai
Các bộ định tuyến – Router là thiết bị thuộc lớp thứ ba
Tổng quan về mạng LAN
5
Bộ lặp – Repeater
Là thiết bị chỉ hoạt động ở lớp vật lý có chức năng:
Nhận tín hiệu từ một đầu cuối từ đầu vào này.
Tái lập lại tín hiệu, phát lại chuỗi bít nhận được.
Gửi các tín hiệu lặp này ra đầu ra kết nối với 1 đầu cuối khác.
(bộ lặp thông thường chỉ có một đầu vào và một đầu ra, bộ lặp có thể lặp tín
hiệu một chiều hoặc theo hai chiều)
Thiết bị này chỉ cho phép kết nối các thiết bị trong cùng một mạng LAN,
các thiết bị trong cùng một phải phải thống nhất chung giao thức sử dụng.

Không có khả năng lọc dữ liệu, tất cả các tín hiệu của các khung thông
tin nhận được sẽ được lặp và chuyển ra đầu ra.
Tổng quan về mạng LAN
6
Hub:
Thực chất là một bộ lặp nhiều cổng, thiết bị cho phép nhận tín hiệu
từ một đầu vào và tái lập lại tín hiệu này (thiết lập và phát lại tín hiệu
tương ứng với bít nhận được) và gửi ra tất cả các đầu ra của thiết bị.
Các thiết bị hub có thể được thiết lập kết nối theo dạng phân cấp và
hub thông minh có khả năng quan sát mạng, cách ly khi cần thiết,…
Nói chung các bộ lặp và hub là các thiết bị cơ bản của tầng vật lý cho phép
mở rộng mạng về số lượng thiết bị kết nối và khoảng cách kết nối giữa các
thiết bị, nhưng khi số lượng thiết bị tăng sẽ làm giảm khả năng đáp ứng
của mạng
Tổng quan về mạng LAN
7
Bộ cầu nối – Bridge:
Là thiết bị kết nối hoạt động cảởtầng vật lý và tầng liên kết dữ liệu. các
bộ cầu nối cho phép tại lập và phát lại tín hiệu mà nó nhận được, chức
năng này thuộc tâng vật lý.
Bộ cầu nối kiểm tra địa chỉ vật lý của thiết bị nguồn và thiết bị đích
trong khung dữ liệu mà nó nhận được.
Nếu khung dữ liệu này được phát đi từ một thiết bị trong LAN1 và gửi
tới một thiết bị trong mạng LAN2, bộ cầu nối sẽ tiếp nhận khung dữ liệu
này và chuyển tới đầu ra tương ứng để đưa vào mạng LAN2, ngược lại
khung dữ liệu được bỏ qua.
Tổng quan về mạng LAN
8
Như vậy bộ cầu nối có khả năng lọc các khung dữ liệu mà nó nhận được
và cho phép chuyển tiếp các khung này ra đầu ra tương ứng thông qua một

bảng ánh xạ ‘forwarding table’ được xây dựng từ một cơ sở dữ liệu.
Quá trình học của bộ cầu nối.
Tổng quan về mạng LAN
9
Một cầu nối đơn giản sử dụng các bảng chuyển tiếp tĩnh. hệ thống
quản lý sẽ chỉnh sửa các thành phần của bảng chuyển tiếp này, bất cứ
khi nào một trạm được kết nối hoặc cắt khỏi, bảng này sẽ đuợc chỉnh
sửa lại bởi hệ thống quản lý.
Với nhưng cầu nối thông minh thì bảng chuyển tiếp được thiết lập
động thông qua quá trình học của cầu nối.
quá trình học được thực hiện qua cơ chế sau:
Cầu nối sẽ kiểm tra địa chỉ nguồn và địa chỉ đích của mỗi khung
thông tin mà nó nhận được.
Địa chỉ nguồn sẽ được so sánh với mỗi thành phần thông tin địac
chỉ trong bảng, nếu địa chỉ này không có trong danh sách của bảng
chuyển tiếp thì bộ cầu nối sẽ tự động thêm giá trị địa chỉ này và chỉ số
cổng tương ứng tỏng khung dữ liệu nhận được vào bảng. nếu giá trị
địa chỉ này đã có trong bảng thì sẽ không thực hiện công việc gì.
Tổng quan về mạng LAN
10
Với địa chỉ đích cũng được so sánh với các thành phần địa chỉ có trong
bảng nếu giá trị địa chỉ này không có trong bảng thì bộ cầu nối sẽ sao và
phát khung dữ liệu này ra tất cả đầu ra của nó để chắc chắn rằng khung
đósẽ được nhận tại một trạm kết nối.
Nếu địa chỉ này đã có trong bảng thì khung dữ liệu sẽ được chuyển
tiếp ra đầu ra tương ứng với địa chỉ này trong bảng chuyển tiếp.
VD : Khi trạm A gửi một khung tới trạm
D. cầu nối lúc đầu không có thành phần
địa chỉ cho A và D khi đó khung sẽ
được sao và chuyển tiếp ra các cổng 2

và 3 của cầu nối.
Tổng quan về mạng LAN
11
Bằng cách quan sát các địa chỉ nguồn, cầu nối sẽ học được trạm A nằm trong
mạng LAN1 và kết nối cổng 1 của cầu nối. Như vậy các khung có địa chỉ đích là
A sẽ được chuyển qua cổng 1.
Khi trạm E gửi đi một khung tới trạm A, cầu nối đã có thành phần địa chỉ tương
ứng với A khi đó khung dữ liệu sẽ được chuyển tiếp chỉ qua cổng 1. và với việc xác
định địa chỉ nguồn trong khung dữ liệu này là E thì bảng chuyển tiếp được thêm vào
một thành phần địa chỉ và cổng chuyển tiếp tương ứng với trạm E.
Tổng quan về mạng LAN
12
Theo lý thuyết một cầu nối có thể được dùng để kết nối giữa các mạng
LAN sử dụng các giao thức khác nhau tại tầng liên kết dữ liệu.
Để thực hiện đuợc chức năng này cầu nối có thể phải thực hiện các yêu
cầu sau :
Định dạng lại khung dữ liệu :
Mỗi kiểu mạng LAN có một cấu trúc khuôn
dạng khung dữ liệu riêng. Như vậy yêu cầu
đối với cầu nối là phải định dạng các khung
để có thể đưa vào mạng LAN tương ứng.
Nếu khung dữ liệu đầu vào có kích thuớc quá lớn so với kích thước của
các khung dữ liệu trong mạng LAN chứa trạm đích của khung này, khi đó
cầu nối sẽ thực hiện chia nhỏ khung thành các khung có kích thước phù
hợp. (việc lắp ráp lại các khung này được xử lý tại tầng mạng của trạm
đích).
Khi tốc độ dữ liệu của các mạng LAN khác nhau, cầu nối cũng phải có
cơ chế đồng bộ tốc độ giữa các mạng, tức là cầu nối phải có các bộ đệm
khung dữ liệu để lưu nhưng khung chuyển từ mạng có tốc độ cao vào
mạng có tốc độ thấp hơn.

Tổng quan về mạng LAN
13
Trong một số mạng LAN không dây các khung dữ liệu được bảo mật
bằng cách trộn « ngẫu nhiên » các bít trong khung như vậy cầu nối cần
phải thực hiện quá trình ngược lại như trên trước khi chuyển tiếp khung
dữ liệu tới một mạng LAN thường.
Tổng quan về mạng LAN
14
Bộ định tuyến:
Là thiết bị thuộc lớp 3 trong mô hình internet nhưng về cơ bản bộ định
tuyến là thiết bị bao gồm tính năng của 3 lớp: lớp vật lý, lớp liên kết dữ
liệu và lớp mạng với 3 chức năng chính sau :
Thực thi nhưng thuật toán, giao thức định tuyến.
Chuyển tiếp hoặc chuyển mạch các gói dữ liệu từ các đầu vào tới
các đầu ra cần liên kết.
Quản lý tắc nghẽn.
Các giao tiếp cổng đầu vào
Các cơ cấu chuyển mạch
Các giao tiếp cổng đầu ra
Bộ xử lý định tuyến
Cấu trúc chung của bộ định tuyến:
Tổng quan về mạng LAN
15
Tổng quan về mạng LAN
16
Các cổng đầu vào bao gồm một thiết bị kết nối NIC thực hiện các
chức năng thuộc tầng vật lý và tầng liên kết dữ liệu cũng như các chức
năng cơ bản của tầng mạng. cụ thể như :
Xác định các bít thông tin
Xác định khung dữ liệu và kiểm tra lỗi xảy ra với các khung này

Quan sát các trường địa chỉ đích nguồn để đưa tới nhưng khối xử lý đầu ra
tương ứng.
Tổng quan về mạng LAN
17
Các cơ cấu chuyển mạch : thực hiện trung chuyển các gói giữa các card
giao tiếp đầu vào và đầu ra.
Một số kiểu cơ cấu chuyển mạch :
Chuyển mạch qua bộ nhớ : các gói dữ liệu nhận được từ đầu vào
được lưu trong bộ nhớ và được gửi ra các đầu ra tương ứng. Cơ cấu
chuyển mạch này có đáp ứng chậm
Chuyển mạch thông qua bus : gói dữ liệu đuợc gửi trực tiếp từ cổng
đầu vào tới cổng đầu ra thông qua một bus chia sẻ. Thông thường các
gói dữ liệu truyền tải qua bus chia sẻ này theo cơ chế nối tiếp như vậy
tốc độ dữ liệu của bus cần phải lớn hơn N lần tốc độ dữ liệu của dữ
liệu đầu vào.
Chuyển mạch qua các bộ kết nối chéo : một mạng kết nối bên trong
bao gồm 2N đường bus các các bộ kết nối chéo cho phép kết nối giữa
N đầu vào và Nđầu ra theo mọi khả năng. Ngoài ra để đáp ứng với mọi
khả năng có thể thì cấu trúc này còn có thêm các bộ nhớ lưu giữ các
khung dữ liệu trong trường hợp đầu ra đang bị chiếm dụng trong khi
có nhiều hơn 2 đầu vào cần kết nối với đầu ra này.
Tổng quan về mạng LAN
18
Các bộ kết nối đầu ra : thực hiện những chức năng tương tự nhưng
ngược lại so với các bộ kết nối đầu vào.
Bộ xử lý định tuyến: Thực hiện các xử lý định tuyến theo những
phương pháp định tuyến chỉ định. Bộ xử lý định tuyến lưu giữ 1 bảng
thông tin định tuyến xác định hướng chuyển tiếp của luồng dữ liệu ra
một cổng chỉ định trong bảng này. Bảng thông tin định tuyến được xây
dựng sau quá trình xử lý định tuyến.

Tổng quan về mạng LAN
19
3.2. Các giao thức cho mạng LAN
20
Các giao thức cho mạng LAN
Tính chất riêng biệt (topop mạng, ứng dụng,….)
Giá thành thấp
Tốc độ cao. (Phạm vi mạng không lớn, cự ly kết nối giũa các máy
tính trong mạng khoảng 1km).
Các giao thức cho mạng LAN
Các thuộc tính của mạng LAN:
(xem lại topo mạng)
21
Cấu trúc cơ bản của mạng LAN.
Các máy tính và các thiết bị mạng được kết nối với nhau qua cáp
thông qua card giao tiếp mạng gọi là NIC.
Các máy tính được kết nối với internet qua một mạng LAN cần có mô
hình 5 lớp như mô hình internet. 3 lớp trên là lớp mạng, lớp vận chuyển
và lớp ứng dụng được chỉ định chung cho tất cả các mạng LAN. Lớp vật
lý có thể chỉ định khác nhau đối với từng mạng.
Tổng quan về mạng LAN
22
¾ Trong mô hình này lớp liên kết dữ liệu được chia thành 2 lớp con:
¾ Lớp điều khiển truy nhập đường truyền: chỉ định truy nhập đường
truyền chi sẻ của mạng. Chức năng của lớp này được chỉ định thông
qua một số chuẩn biểu diễn ở hình dưới.
¾ Lớp điều khiển logic: các chức năng của lớp này được chỉ định bở
i
chuẩn 802.2
Tổng quan về mạng LAN

23
Chuẩn 802.3 - Chuẩn Ethernet.
Là chuẩn đuợc xây dựng cho các cấu trúc topo mạng LAN sử dụng
phương thức truy nhập không điều khiển CSMA/CD. Chuẩn đuợc thiết kế
cho mạng LAN hoạt động với tốc độ ở 10Mbps và cự ly tối đa là 2500m
với 4 bộ lặp (chú ý khi có các bộ lặp thì thời gian trễ của gói dữ liệu
truyền tải sẽ tăng lên)
24
7 byte đầu của gói là chuỗi 56 bít trào đầu các bít 0,1 luân phiên liên tục.
Chuỗi bít này nhằm cảnh báo trạm thu có gói dữ liệu tới và cho phép trạm
thu xác định xung clock đồng bộ với xung clock của phía phát để xác định
chính xác các bít thông tin.
SFD - Start frame delimiter hoặc SOF – start of frame : 1 byte (10101011)
byte thông tin báo hiệu bắt đầu khung, 2 bít cuối trong chuỗi bít này là 11 có
chức năng báo hiệu rằng bít tiếp theo 2 bít này là bít đầu tiên của địa chỉ trạm
đích.
DA - Destination address : Địa chỉ trạm đích , 6 byte là địa chỉ vật lý của
trạm nhận khung dữ liệu.
SA - Source address : chứa địa chỉ vật lý của trạm phát đi khung dữ liệu
Cấu trúc khung dữ liệu của chuẩn 802.3
Chuẩn 802.3
25
Length PDU : 2 byte chỉ định số lượng byte dữ liệu trong phần tải trọng
của khung. Kích thước khung dữ liệu nhỏ nhất cho phép với chuẩn này là
64 byte ( ?) với 46 byte dữ liệu phần tải trọng. Và kích thước khung lớn
nhất là 1518 byte với phần tải trong là 1500 byte.
Gọi t là thời gian lan truyền tin hiệu từ phía phát đến phía thu. với chuẩn Ethernet có
thông số :
10Mbps Î thời gian của mỗi bít là 0.1 µs
Cự ly tối đa là 2500m Î 2t = 50µs

Như vậy trong 2t thì có 500bít có thể được truyền đi và nhận về. Làm tròn số
lượng bít này thành bội số của 8 Î 512 bít tương ứng với 64byte.
Chuẩn 802.3