Đề tài tìm hiểu lớp vật lý và các phương thức truyền dẫn lập trình mô phỏng mô hình mạng token ring LAN

Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn

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
Sinh viên thực hiện

Trần Quang Vinh
Trương Văn Kết
Nguyễn Hoàng Minh

20081348
20081742

Mai Văn Thược

20082626

Page 1 of 24


Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn

MỤC LỤC

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 !

PHẦN I : TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH

1. Giới thiệu về mạng máy tính
Page 2 of 24


Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn

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
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 :
Page 3 of 24


Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn

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 đảm
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.
• 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.

Page 4 of 24


Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn

•

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 thể
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.
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
Page 5 of 24


Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn

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
bên nhận thì các thông tin được chuyển từ tầng dưới lên trên cho tới tầng i của hệ
thống nhận.

Page 6 of 24


Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn

-

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.
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
Page 7 of 24


Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn

-

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.

Page 8 of 24


Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn

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

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.

Page 9 of 24


Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn

2.3.3. Mô hình 7 tầng OSI, chức năng của từng tầng
a) Tầng vật lý (Physical Layer)
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)

Page 10 of 24

Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn

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
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.

Page 11 of 24


Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn

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
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 :
1.
Xây dựng dữ liệu
2.
Đóng gói dữ liệu tại tầng vận chuyển
3.
Bổ sung địa chỉ IP vào header tầng mạng.
Page 12 of 24


Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn

4.
5.

Bổ sung header và trailer tại tầng liên kết dữ liệu.
Chuyển thành các bit để truyền tại tầng vật lý.

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.

Page 13 of 24

Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn

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.
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.

Page 14 of 24

Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn

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
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.

Page 15 of 24


Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn

- 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.

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) giữa 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 16 of 24


Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn

UTP lại có 6 loại: cat1 (tốc độ <4Mbps), cat2 (4Mbps),cat3 (10Mbps, dùng trong mạng
Ethernet 10BaseT),cat4 (16Mbps, được sử dụng trong mạng Token ring),cat5 (100Mbps),
cat6 (1000Mbps).
- Cáp xoắn đôi có vỏ bọc chống nhiễu STP (Shielded Twisted Pair): Gồm nhiều
cặp xoắn lại được phủ bên ngoài một lớp vỏ làm bằng dây đồng bện.Lớp vỏ này có tác

dụng chống EIM và được nối đất để thoát nhiễu. Về mặt lý thuyết thì tốc độ có thể đạt
500Mbps nhưng thực tế thấp hơn rất nhiều chỉ đạt 155Mbps với độ dài 100m, đầu nối
DIN (DB-9).

Ưu điểm:
• Thi công lắp đặt dễ dàng.
• Khắc phục lỗi tốt.
• Chống được nhiễu xuyên âm giữa các cặp dây lân cận.
• Chi phí lắp đặt bảo hành bảo dưỡng thấp.
• Ứng dụng rộng răi trong lắp đặt mạng LAN.
• Cáp STP có khả năng chống nhiễu rất tốt kể cả nhiễu bên ngoài và nhiễu âm bên
trong.
Nhược điểm:
Page 17 of 24


Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn

•
•

Khoảng cách tối đa cho phép tín hiệu truyền thấp (100 m).
Băng thông hẹp.

Cáp sợi quang (Fiber Optic Cable)
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.
•

Page 18 of 24


Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn

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.
Sợi đơn mode (single mode) chỉ truyền được một mode sóng do đường kính lơi rất nhỏ
(khoảng 10 micromet). Do chỉ truyền một mode sóng nên đơn mode (single mode) không
bị ảnh hưởng bởi hiện tượng tán sắc và thực tế đơn mode (single mode) thường được sử
dụng hơn so với đa mode (multi mode).
- Cáp quang Multimode (đa mode) : đường kính core lớn hơn SM (khoảng
50µm, 62.5µm).MM sử dụng nguồn sáng LED (Light Emitting Diode) hoặc laser để
truyền tia sáng và thường hoạt động ở 2 bước sóng 850nm, 1300nm; MM có khoảng cách
kết nối và tốc độ truyền dẫn nhỏ hơn SM. Sợi đa mode (multi mode) có thể truyền cùng
lúc nhiếu ánh sáng với góc anpha khác nhau.
Ưu điểm :
• Tốc độ đường truyền lớn lên tới Gbps , băng thông rộng.
• Không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện. Suy hao tín hiệu rất nhỏ.
• Độ an toàn cao vì có tính cách điện, tính bảo mật.
Page 19 of 24

Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn

Độ tin cậy cao, dễ bảo dưỡng.
Chi phí về nguyên vật liệu rẻ.
Nhược điểm :
• Chi phí về thiết bị đầu cuối cao.
• Vấn đề về biến đổi điện – quang phức tạp.
• Sửa chữa khi bị đứt cáp khó khăn đ̣i hỏi kỹ thuật cao.
• Đòi hỏi đường truyền thẳng cho tuyến cáp quang.
• Đ̣i hỏi công nghệ sản xuất phức tạp.
3. Truyền dẫn vô tuyến (Wireless transmission)
Kênh truyền vô tuyến thì thực sự tiện lợi cho tất cả chúng ta đặc biệt ở những địa hình mà
kênh truyền hữu tuyến không thể thực hiện được hoặc phải tốn nhiều chi phí (rừng rậm,
hải đảo, miền núi). Kênh truyền vô tuyến truyền tải thông tin ở tốc độ ánh sáng.
• Radio
Hoạt động trong dải tần từ 10KHz đến 1GHz. Có nhiều dải tần như : Sóng ngắn
(shortwave), VHF (Very Hight Frequency)-Tivi &Radio FM, UHF- Ultra Hight
Frequency – Tivi.
Đặc tính truyền: tần số đơn, công suất thấp không hỗ trợ tốc độ dữ liệu các mạng cục bộ
LAN yêu cầu. Tần số đơn, công suất cao dễ cài đặt, băng thông từ 1-10Mbps, suy hao
chậm.Khả năng nhiễu từ thấp, bảo mật kém.Giá thành cao trung bình.Radio quang phổ
trải (Spred spectrum) độ tin cậy cao, bảo mật dữ liệu.Băng thông cao, tốc độ truyền có
thể đạt yêu cầu của các mạng cục bộ.
• Viba
Hoạt động trên dải tần từ 2123 (GHz). Truyền thông viba có hai dạng: Viba mặt đất và
vệ tinh. Viba mặt đất sử dụng các trạm thu và phát. Kỹ thuật truyền thông vệ tinh sử dụng
các trạm thu mặt đất (các địa vệ tinh) và các vệ tinh.Tín hiệu đến vệ tinh và từ vệ tinh đến
trạm thu một lượt đi hoặc về 23.000 dặm.Thời gian truyền một tín hiệu độc lập với

khoảng cách.Thời gian truyền tín hiệu từ vệ tinh đến các trạm nằm vòng tròn 1/3 chu vi
trái đất là như nhau, gọi là trễ lan truyền.Thông thường là 0.5-5s
•
•

Tia hồng ngoại
Hoạt động trong dải tần số từ 100GHz đến 1000THz. Có 2 phương thức kết nối mạng.
Point – to –point tiếp sóng các tín hiệu hồng ngoại từ thiết bị này sang thiết bị khác. Tốc
độ truyền khoảng 100Kbps16Mbps.
Multi Point truyền đồng thời các tín hiệu hồng ngoại đến các thiết bị, tốc độ truyền chỉ
đạt tối đa 1Mbps.
4. Các vấn đề liên quan
•

Page 20 of 24


Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn

Wireless propagation (lan truyền không dây)
Tín hiệu lan truyền theo 3 đường: sóng mặt đất, sóng bầu trời và đường thằng.
Sóng mặt đất
• Dọc theo đường bao mặt đất
• <2MHz
• AM radio
Sóng bầu trời
• Radio nghiệp dư, dịch vụ toàn cầu BBC, VOA
• Tín hiệu phản xạ từ tần điện ly
Đường thẳng
• Khoảng trên 30MHz

• Có thể xa hơn đường thẳng quang học do có phản xạ
• Light-of-sight transmission (Truyền đường thẳng)
Free space loss
• Tín hiệu phân tán theo khoảng cách
• Càng lớn khi tần số càng thấp (do chiều dài sóng dài hơn)
Hấp thụ bởi khí quyển
• Hơi nước và oxy hấp thu tín hiệu radio
• Hơi nước hấp thụ mạng ở tần sô 22GHz, tín hiệu dưới 15GHz ít bị hấp thụ.
• Oxy hấp thụ mạnh ở tần số 60GHz, tín hiệu dưới 30GHz ít bị ảnh hưởng.
• Mưa và sương mù làm tan sóng radio
Đa luồng (Multipath)
• Tốt nhất nên truyền theo đường thằng
• Tín hiệu có thể bị phản xạ khiến bên thu có thể nhận được nhiều tín hiệu từ một
nguồn
• Trường hợp xấu nhất có thể không có tín hiệu trực tiếp nào cả.
• Trong các trường hợp ante cố định có thể tăng công suất tín hiệu trực tiếp và loại
bỏ các tín hiệu phản xạ.
Khúc xạ
• Có thể khiến bên thu mất toàn bộ hoặc nhận được chỉ một phần tín hiệu.
•

PHẦN III: MÔ PHỎNG MÔ HÌNH MẠNG TOKEN RING LAN

Page 21 of 24


Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn

Tổng quan về mạng Token Ring
Mạng token ring bao gồm một tập hợp các trạm được nối với nhau thành một vòng.

Mô hình hoạt động của mạng Token Ring

Dữ liệu luôn chạy theo một hướng vòng quanh vòng. Mỗi trạm nhận khung từ trạm phía
trên của nó và rồi chuyển khung đến trạm phía dưới. Thẻ bài là công cụ để quyết định ai
có quyền truyền tại một thời điểm.
Cách thức hoạt động của mạng token ring như sau: một thẻ bài, thực chất chỉ là một dãy
bit, sẽ chạy vòng quanh vòng; mỗi nút sẽ nhận thẻ bài rồi lại chuyển tiếp thẻ bài này đi.
Khi một trạm có khung cần truyền và đúng lúc nó thấy có thẻ bài tới, nó liền lấy thẻ bài
này ra khỏi vòng (nghĩa là không có chuyển tiếp chuỗi bit đặc biệt này lên vòng nữa), và
thay vào đó, nó sẽ truyền khung dữ liệu của mình đi. Khi khung dữ liệu đi một vòng và
quay lại, trạm phát sẽ rút khung của mình ra và chèn lại thẻ bài vào vòng. Hoạt động cứ
xoay vòng như vậy
Card mạng dùng cho token ring sẽ có trên đó một bộ nhận, một bộ phát và một bộ đệm
dùng chứa dữ liệu. Khi không có trạm nào trong vòng có dữ liệu để truyền, thẻ bài sẽ lưu
chuyển vòng quanh.
Nếu một trạm có dữ liệu cần truyền và có thẻ bài, nó có quyền truyền một hoặc nhiều
khung dữ liệu tùy theo qui định của hệ thống.
Mỗi khung dữ liệu được phát đi sẽ có một phần thông tin chứa địa chỉ đích của trạm bên
nhận; ngoài ra nó còn có thể chứa địa chỉ muticast hoặc broadcast tùy theo việc bên gởi
muốn gởi khung cho một nhóm người nhận hay tất cả mọi người trong vòng. Khi khung
thông tin chạy qua mỗi trạm trong vòng, trạm này sẽ nhìn vào địa chỉ đích trong khung
đó để biết xem có phải nó là đích đến của khung không. Nếu phải, trạm sẽ chép nội dung
của khung vào trong bộ đệm của nó, chỉ chép thôi chứ không được xóa khung ra khỏi
vòng.

Page 22 of 24


Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn

Một vấn đề cần phải quan tâm đến là một trạm đang giữ thẻ bài thì nó có quyền truyền
bao nhiêu dữ liệu, hay nói cách khác là trạm được cho bao nhiêu thời gian để truyền dữ
liệu? Chúng ta gọi thời gian này là thời gian giữ thẻ bài – THT (Token Holding Time).
Trong trường hợp trong vòng chỉ có một trạm cần truyền dữ liệu và các trạm khác không
có nhu cầu truyền, thì ta có thể cấp THT cho trạm có nhu cầu càng lâu càng tốt. Điều này
sẽ làm tăng hiệu suất sử dụng hệ thống một cách đáng kể. Bởi vì sẽ thật là ngớ ngẩn nếu
bắt trạm ngừng, chờ thẻ bài chạy hết một vòng, rồi lại truyền tiếp. Tuy nhiên, giải pháp
trên sẽ không hoạt động tốt nếu có nhiều trạm trong vòng cần gởi dữ liệu. THT dài chỉ
thích hợp cho những trạm cần truyền nhiều dữ liệu, nhưng lại không phù hợp với những
trạm chỉ có ít thông điệp cần gởi đi ngay cả khi thông điệp này là tối quan trọng. Điều
này cũng giống như tình huống mà bạn xếp hàng để sử dụng máy ATM ngay sau một anh
chàng định rút ra 10 triệu đồng, trong khi bạn chỉ cần vào đấy để kiểm tra tài khoản của
mình còn bao nhiêu tiền! Trong các mạng 802.5, THT mặc định là 10 ms.
Mô phỏng bằng OMNeT++

Sử dụng phần mềm Omnet++ để mô phỏng hoạt động của mô hình mạng Token Ring LAN.

OMNeT++ là viết tắt của cụm từ Objective Modular Network Testbed in C++.Đây là
một ứng dụng cung cấp cho người sử dụng môi trường để tiến hành mô phỏng hoạt động
của mạng, đặc biệt là mạng thông tin. Do tính phổ cập và linh hoạt, OMNeT++ còn được
sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác như mô phỏng các hệ thống thông tin phức tạp, các
mạng kiểu hàng đợi hay các kiến trúc phần cứng.
OMNeT++ cung cấp sẵn các thành phần tương ứng với các mô h́nh thực tế. Các thành
phần này (c̣n được gọi là các module) được lập tŕnh theo ngôn ngữ C++, sau đó được tập
hợp lại thành những thành phần hay những mô h́nh lớn hơn bằng một ngôn ngữ bậc cao
(NED). OMNeT++ hỗ trợ giao diện đồ hoạ, tương ứng với các mô hình cấu trúc của nó

Page 23 of 24

Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn

đồng thời phần nhân mô phỏng (simulation kernel) và các module của OMNeT++ cũng
rất dễ dàng nhúng vào trong các ứng dụng khác.
Tìm hiểu thêm về OMNeT++ tại />Kết quả mô phỏng
Nhận xét: Mạng Token ring bố trí theo dạng xoay vòng, đường dây cáp được thiết kế làm
thành một vòng khép kín, tín hiệu chạy quanh theo một chiều nào đó. Các nút truyền tín

hiệu cho nhau mỗi thời điểm chỉ được một nút mà thôi. Dữ liệu truyền đi phải có kèm
theo địa chỉ cụ thể của mỗi trạm tiếp nhận.
Ưu điểm của topo mạng Ring đó là thuận lợi trong việc nới rộng ra xa, tổng đường dây
cần thiết ít hơn so với dạng Star và Bus.
Nhược điểm: đường dây phải khép, nếu bị ngắt ở nơi nào đó thì toàn bộ hệ thống sẽ
ngừng hoạt động

Page 24 of 24