Tiểu luận Mạng máy tính và truyền số liệu

A. MỞ ĐẦU Trao đổi thông tin là một nhu cầu bức thiết và không thể thiếu của con người. Mạng điện thoại ra đời đã giải quyết được phần nào nhu cầu này. Chưa dừng lại ở đó, con người còn muốn trao đổi nhiều dạng thông tin khác như văn bản, hình ảnh... Việc nối kết nhiều máy tính lại với nhau không nhằm ngoài mục đích này. Hơn nữa, để tồn tại và phát triển con người phải từng bước khám phá được thiên nhiên thông qua việc giải những bài toán rất phức tạp. Chỉ một vài nhà khoa học và chỉ bằng những máy tính đơn lẻ làm công cụ sẽ không thể nào xử lý và giải quyết được những bài toán phức tạp đó. Việc kết nối các máy tính thành mạng máy tính giúp cho con người sử dụng được sức mạnh tổng hợp của trí tuệ nhân loại cũng như sức mạnh tổng hợp của công cụ xử lý thông tin. Sự kết hợp của mạng máy tính với các hệ thống truyền thông đã tạo một sự chuyển biến có tính cách mạng trong vấn đề tổ chức khai thác và sử dụng các hệ thống máy tính. Mô hình tập trung dựa trên các máy tính lớn với phương thức xử lý theo lô đã được thay thế bởi một mô hình tổ chức sử dụng mới, trong đó các máy tính đơn lẻ được kết nối lại để cùng thực hiện công việc. Một môi trường làm việc nhiều người sử dụng phân tán đã hình thành, cho phép nâng cao hiệu quả khai thác tài nguyên chung từ những vị trí địa lý khác nhau. Thực ra, mạng máy tính và truyền số liệu là một lĩnh vực đã được nghiên cứu sâu và ứng dụng mạnh mẽ. Tuy nhiên, tiểu luận được trình bày có tính cơ bản và tổng quan. Tiểu luận chỉ nhằm tóm tắt lại những tri thức mà bản thân đã thu nhận được qua một thời gian học tập ngắn và qua tham khảo một số tài liệu. Tiểu luận gồm bốn phần. Phần 1: giới thiệu một cách tổng quan về mạng máy tính và truyền số liệu. Phần 2: giới thiệu một số loại mạng máy tính và đưa ra một số nhận xét, đánh giá và các biện pháp cải tiến cũng như ứng dụng cụ thể của những loại mạng này. Phần 3: giới thiệu một số chuẩn giao thức và kiến trúc phân tầng. Phần 4: Giới thiệu ba mạng cụ thể: X25, Internet và mạng ATM. B. NỘI DUNG I/ Các kiến thức cơ bản về mạng máy tính và truyền dữ liệu -Khái niệm về mạng máy tính: Một mạng máy tính (computer network) là một tập các máy tính tự vận hành, được kết nối lại và có khả năng trao đổi thông tin giữa chúng. Thuật ngữ “tự vận hành” để chỉ rằng mỗi máy có thể cho các chương trình chạy trên chúng, thuật ngữ “được kết nối” để chỉ rằng chúng có thể trao đổi thông tin cho nhau. Các máy tính trên một mạng thường được gọi là các nút (node, host) hoặc trạm (site). Chúng tạo ra thành phần cứng cơ bản của mạng. Ngoài ra còn có những thành phần khác như đường truyền, card giao tiếp... dùng để nối các nút. Thông thường thuật ngữ “host” và “node” được sử dụng để nói đến một thiết bị đơn thuần, còn thuật ngữ “site” dùng để nói đến các thiết bị và phần mềm chạy trên nó. Tiểu mạng truyền thông Nút chuyển Hình 1: Mạng máy tính -Dữ liệu và sự truyền tin: Theo Stallings-1998, dữ liệu là các thực thể dùng để chuyển tải ý nghĩa của đối tượng. Tín hiệu (signal) là sự mã hóa của dữ liệu dưới dạng điện hoặc điện từ. Phát tín hiệu (signaling) là hành động gây lan truyền tín hiệu qua một vật dẫn truyền thích hợp nào đó. Sự truyền tin (transmission) là quá trình trao đổi dữ liệu bằng cách làm lan truyền và xử lý các tín hiệu thông qua môi trường truyền tin. -Môi trường truyền tin: Môi trường truyền là con đường vật lý nối giữa thiết bị phát và thiết bị thu. Môi trường truyền ảnh hưởng trực tiếp đến đặc tính và chất lượng của dữ liệu được truyền, nó cũng là nhân tố quan trọng quyết định giới hạn sự truyền. Có hai loại môi trường truyền là truyền định hướng và không định hướng. Sự liên lạc trong cả hai trường hợp này đều sử dụng sóng điện từ. Trong trường hợp truyền có định hướng, sóng điện từ theo một con đường vật lý như cáp đôi dây song hành, cáp đồng trục, cáp sợi quang. Đối với môi trường truyền không định hướng sóng điện từ không theo một loại dây dẫn nào mà truyền lan trong không khí, trong chân không hoặc qua nước biển. -Đường truyền, kênh và dải thông: Thiết bị trong môi trường truyền thông được nối kết qua các đường truyền, mỗi đường truyền có thể mang một hoặc nhiều kênh (channel). Đường truyền là một thực thể vật lý còn kênh chỉ là một thực thể logic. Đường truyền có thể mang dữ liệu dưới dạng tín hiệu số (digital signal) hoặc tín hiệu tương tự (analog signal). Mỗi đường truyền có một sức tải (capacity), đó là số lượng dữ liệu có thể được truyền trên đường truyền trong một đơn vị thời gian. Sức tải còn được gọi là dải thông (bandwidth) của kênh. Trong các kênh truyền tương tự, dải thông được định nghĩa là hiệu số giữa tần số thấp và tần số cao nhất có thể truyền được trên kênh trong mỗi giây (được tính bằng hertz). Trong các đường truyền số, dải thông thường được xem là số bít có thể được truyền trong mỗi giây (bps). -Điều chế tín hiệu: Nếu dữ liệu được truyền trên các kênh tương tự thì nó phải được điều chế (modulate). Nghĩa là dữ liệu số được mã hóa thành các tín hiệu mang tương tự (analog carrier signal) bằng cách thay đổi một hoặc nhiều đặc tính cơ bản (biên độ, tần số và pha). Tín hiệu mang đã điều chế sẽ được truyền đến đầu nhận, và tại đó nó lại được giải điều chế thành dạng số. Thiết bị dùng để điều chế và giải điều chế thông dụng là MODEM. Tín hiệu từ máy tính đến modem được modem biến đổi thành tín hiệu tương tự để có thể đi qua mạng thoại nhờ bộ điều chế. Ở đầu vào của bộ điều chế có hai tín hiệu là sóng mang và tín hiệu số “0’, “1”. Các tín hiệu này có vai trò như đóng/mở để cho sóng mang đi qua bộ điều chế. Kết quả ở đầu ra của bộ điều chế ta thu được chuỗi sóng mang ngắt quảng, đại diện cho các tín hiệu số “0” và “1” và có thể đi qua được mạng điện thoại. Ngược lại, các tín hiệu này từ mạng điện thoại đến modem được biến đổi thành tín hiệu số nhờ bộ giải điều chế và đi vào máy tính. Đầu vào của bộ giải điều chế là chuỗi sóng mang ngắt quảng. Bộ giải điều chế lấy hình bao của các chuỗi sóng mang và cho lại ta chuỗi tín hiệu số “0”, “1”. -Các kỹ thuật điều chế cơ bản: Sóng mang được biểu diễn là một dao động hình sin s(t)=Asin(2pft+j), trong đó A là biên độ, f là tần số giao động, j là góc pha dao động. Ba đại lượng này đặc trưng cho sóng mang. Dựa vào ba đại lượng này ta có ba kỹ thuật điều chế cơ bản. +Kỹ thuật điều chế theo biên độ (Amplitude Modulation-AM, điều biên), các tín hiệu “0” và “1” được phân biệt bởi biên độ của dao động, còn tần số của tín hiệu là giống nhau. Kỹ thuật này dễ thực hiện nhưng cũng dễ bị nhiễu. +Kỹ thuật điều chế theo tần số (Frequency Modulation-FM, điều tần), các tín hiệu “0” và “1” được phân biệt bởi tần số của dao động còn biên độ các tín hiệu là giống nhau. Kỹ thuật này phức tạp hơn so với AM nhưng lại có tính chống nhiễu cao. +Kỹ thuật điều chế theo pha (Phase Modulation-PM, điều pha), các tín hiệu “0” và “1” được phân biệt bởi pha dao động, còn biên độ và tần số của các tín hiệu giống nhau. Kỹ thuật này cũng rất phức tạp nhưng chống được nhiễu. Thông thường, để tăng tốc độ truyền tin ta thường kết hợp điều pha với điều biên gọi là điều pha biên. -Dồn kênh và tách kênh: Để tận dụng các đường truyền có dải thông cao, người ta thường dùng các bộ dồn/tách kênh để tập trung dữ liệu vào đường chính, nhờ đó có thể truyền cùng một lúc được nhiều tín hiệu. Có hai kiểu dồn kênh cho phép truyền đồng thời nhiều kênh logic trên cùng một đường truyền vật lý. Một là chia dải thông sao cho mỗi tín hiệu được truyền ở một tần số khác nhau. Dạng dồn kênh này được gọi là dồn kênh phân tần (frequency division multiplexing, FDM). Một kiểu khác là chia thời gian truyền thành từng khoảng và dành toàn bộ kênh để truyền một tín hiệu. Dạng dồn kênh này được gọi là dồn kênh phân thời (time division multiplexing, TDM). Dồn kênh phân thời thường được dùng nhiều hơn trong quá trình truyền dữ liệu. Giữa hai kiểu dồn kênh để truyền dữ liệu có một ít khác biệt. Tùy vào đặc tính đường truyền hoạt động như môi trường truyên số hay môi trường truyền tương tự mà có thể cần đến nhiều dạng điều chế và dồn kênh khác nhau. Điểm cơ bản cần biết nhất là các kênh với dải thông cao sẽ cung cấp khả năng dồn nhiều tín hiệu trên cùng một đường truyền vật lý. Dĩ nhiên chi phí cao hơn các đường truyền dải thông thấp. -Phương thức truyền tin: Từ góc độ hệ cơ sở dữ liệu phân tán, một đặc tính khác của đường truyền dữ liệu là chế độ hoạt động của nó. Một đường truyền có thể hoạt động theo chế độ đơn công (simplex), bán song công (half-duplex) hoặc toàn song công (full-duplex). +Một đường truyền hoạt động theo chế độ đơn công tức là giữa hai điểm chỉ có một đường truyền và chỉ truyền tín hiệu, dữ liệu theo một chiều. Lĩnh vực ứng dụng điển hình của loại đường truyền này là kết nối đến máy in và các bộ đọc thẻ, hệ thống thu số liệu đo lường ở các trạm khí tượng thủy văn, các trạm vũ trụ, các ứng dụng điều khiển thời gian thực, trong đó chúng được dùng để truyền tín hiệu từ các thiết bị hoặc các máy trạm đến các máy tính trung tâm. Những đường truyền loại này khá rẻ, tuy nhiên nó không cung cấp được độ linh hoạt như mong muốn. +Đường truyền hoạt động theo chế độ bán song công tức là giữa hai điểm có một đường truyền nhưng lại có hai hướng truyền. Tại mỗi thời điểm chỉ có một hướng truyền được thực hiện. Quá trình truyền trước tiên sẽ tiến hành theo một chiều, sau đó đường truyền phải “quay đầu lại” thì quá trình truyền theo chiều ngược lại mới có thể bắt đầu. Bán song công rõ ràng linh hoạt hơn đường truyền đơn công nhưng làm tăng thêm chi phí. Tuy nhiên có một độ trễ đáng kể khi “quay” đường truyền lại trong các ứng dụng phân tán. Phương thức này thường được sử dụng khi số liệu cần truyền không nhiều và không cần thiết về tốc độ thực hiện. Phương thức này cũng được sử dụng khá rộng rãi. Một ví dụ thuộc loại này là các mạng Ethernet, trong đó một trạm không thể vừa nhận lại vừa truyền đồng thời. Đường truyền hoạt động theo chế độ toàn song công tức là giữa hai điểm có hai đường truyền và có thể truyền tín hiệu và dữ liệu theo cả hai chiều đồng thời. Đường truyền hoạt động theo chế độ này có chi phí cao nhất và cũng cần phần mềm phức tạp để quản lý nhưng là môi trường linh hoạt và đảm bảo thời gian thực. Phương thức này được sử dụng khi số liệu trao đổi nhiều và cần thiết xử lý với tốc độ cao. -Cách truyền thông tin: Có hai cách truyền thông tin nối tiếp là truyền dị bộ và truyền đồng bộ. Với cách truyền dị bộ, ngoài các bít tin phải thêm các bít để nhận biết đầu ký tự (start), cuối ký tự (stop) và kiểm tra để phát hiện lỗi đường truyền (parity). Như vậy nếu ký tự là 8 bít thì hiệu suất đường truyền sẽ là 8/11, xấp xỉ 70%. Điều này cho thấy hiệu suất của cách truyền dị bộ là thấp. Đối với cách truyền đồng bộ, ngoài dung lượng bản tin còn có các từ điều khiển SYN, EOT và CRC để kiểm tra bản tin đúng-sai. Ở đây có sự nhận biết của cả bản tin chứ không phải từng ký tự giống như cách truyền dị bộ. Nếu bản tin có 128 ký tự thì hiệu suất đường truyền là 128/132, xấp xỉ 99,9%. Điều này cho thấy nếu bản tin có dung lượng càng lớn thì cách truyền đồng bộ cho hiệu suất càng cao. -Bó dữ liệu và gói dữ liệu: Khi truyền tải giữa các máy tính, dữ liệu thường được truyền theo từng bó dữ liệu (frame). Thường thì giới hạn trên các kích thước bó dữ liệu phải được thiết lập cho mỗi mạng và mỗi bó chứa dữ liệu cùng các thông tin điều khiển như nơi đến và địa chỉ nguồn, mã kiểm lỗi cho khối... Nếu như một thông điệp cần phải gửi từ một nút nguồn đến một nút đích nhưng không được xếp vừa vào một bó, nó sẽ được tách ra thành nhiều bó. Thuật ngữ gói và bó là không hoàn toàn giống nhau, chúng đề cập đến các thực thể ở những tầng khác nhau. Cụ thể là theo hệ thống thuật ngữ ISO/OSI, thuật ngữ gói muốn nói đến một đơn vị truyền ở tầng mạng còn bó thì liên quan đến đơn vị truyền ở tầng liên kết dữ liệu. Từ quan điểm thực hành, khác biệt giữa chúng thường được xem xét qua dạng thức của chúng. Dạng thức gói chứa thông tin tiêu đề cho tầng mạng, nghĩa là thông tin chọn đường (routing), còn một bó chỉ gồm các thông tin liên quan đến các cơ chế khả tín của tầng liên kết dữ liệu. -Các phương pháp chuyển mạch: Số liệu được truyền từ người gửi đến người nhận thường thông qua mạng truyền tin. Để có được đường đi trong mạng ta phải thực hiện các chuyển mạch giữa các nút trong mạng. Có ba phương pháp chuyển mạch: chuyển mạch kênh, chuyển mạch bản tin và chuyển mạch gói. +Chuyển mạch kênh là phương pháp mà dành hẳn một kênh trong suốt quá trình kết nối giữa bên gửi và bên nhận. Chuyển mạch kênh gồm ba giai đoạn: kết nối, trao đổi số liệu và kết thúc. Chuyển mạch kênh có hiệu suất không cao vì chắc chắn trong khi kết nối sẽ có lúc kênh không được sử dụng. Hiệu suất=T (trao đổi số liệu)/[T(kết nối) + T(trao đổi số liệu)] +Chuyển mạch bản tin: Trong kỹ thuật này không có thiết lập kết nối mà có sự gán địa chỉ người nhận vào bản tin. Các nút mạng căn cứ vào địa chỉ đích của bản tin để chọn nút kế tiếp. Hiệu suất bị hạn chế trong trường hợp bản tin quá dài và bị sai phải truyền lại. Một dạng chuyển mạch khác thường được sử dụng trong truyền thông tin giữa các máy tính là chuyển mạch gói, trong đó một bản tin được tách nhỏ thành nhiều gói có độ dài phụ thuộc vào chất lượng đường truyền. Các gói tin được truyền đi độc lập. Có hai cách gửi nhận các gói: Datagram và Virtual Circuit. Các gói trong Datagram có thể đi theo các đường khác nhau. Kết quả của việc dùng các đường đi khác nhau trên mạng đó là chúng có thể đến đích một cách lộn xộn. Vì thế phần mềm tại nơi nhận phải có khả năng sắp xếp chúng theo đúng thứ tự, tái tạo lại bản tin ban đầu. Các gói trong Virtual Circuit chỉ đi theo một đường được xác lập từ lúc ban đầu. Kỹ thuật chuyển mạch gói có nhiều ưu điểm. Trước tiên nó cho phép sử dụng đường truyền tốt hơn bởi vì mỗi đường truyền không phải chỉ dành riêng cho mỗi cặp thiết bị mà có thể được nhiều thiết bị dùng chung. Thứ hai là tránh được thiết lập kết nối. Thứ ba là tính linh động trong việc tìm đường đi để tránh tắc nghẽn. Cuối cùng là việc tách gói cho phép truyền song song dữ liệu. Tuy nhiên, như đã trình bày ở trên, kết quả chuyển dữ liệu theo cách này làm cho thứ tự của chúng không được bảo đảm. II/ Phân loại mạng máy tính Có rất nhiều cách để phân loại mạng khác nhau tùy thuộc vào yếu tố chính được chọn để làm chỉ tiêu phân loại, chẳng hạn đó là “khoảng cách địa lý”, “kỹ thuật chuyển mạch”, “kiến trúc mạng”, “topo mạng”... 1/ Phân loại dựa trên khoảng cách địa lý Theo sự phân phối về mặt địa lý, các mạng có thể phân loại là mạng diện rộng (wide area network-WAN), mạng liên vùng (metropolitan area network-MAN) và mạng cục bộ (local area network-LAN). Sự phân biệt này thường mang tính chất tương đối. Một mạng diện rộng WAN là những mạng có khoảng cách đường nối giữa hai nút từ khoảng 20 km đến vài ngàn km. Việc sử dụng các thiết bị chọn đường (router) và các nút chuyển (switch) cho phép truyền thông tin trên những vùng rộng lớn hơn, nhưng lại làm giảm hiệu năng. Mạng cục bộ LAN thường là mạng truyền gói và hạn chế trong một phạm vi địa lý thường dưới 2 km. Chúng sử dụng môi trường truyền có dải thông cao nhưng chi phí không cao. Các môi trường truyền trong mạng LAN là cáp đồng trục, cáp xoắn đôi hoặc cáp quang. Mạng liên vùng MAN nằm lưng chừng giữa LAN và WAN về tầm địa lý và thường bao phủ một thành phố hay một phần của nó. Khoảng cách giữa các nút thường 10km. MAN có nhiều điểm tương đồng với LAN. Tuy nhiên trong MAN do lượng người dùng nhiều hơn làm nảy sinh nhiều vấn đề mới cần phải giải quyết như sự bình đẳng truy xuất cho mọi người dùng bất kể khoảng cách địa lý. 2/ Phân loại dựa trên kỹ thuật chuyển mạch Nếu lấy kỹ thuật chuyển mạch làm yếu tố chính để phân loại thì ta có mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch bản tin và mạng chuyển mạch gói +Mạng chuyển mạch kênh (Circuit-Switched Network): Khi hai máy trao đổi thông tin với nhau thì giữa chúng sẽ thiết lập một kênh cố định và duy trì cho đến khi một bên ngắt liên lạc. Các dữ liệu được truyền cố định theo con đường đó. Nhược điểm của kỹ thuật này là tiêu tốn thời gian để thiết lập kênh cố định giữa hai máy, hiệu suất sử dụng đường truyền không cao vì có lúc kênh bị bỏ do cả hai bên đều hết thông tin cần truyền trong khi các máy khác không được phép sử dụng kênh này. S2 S4 A S1 S6 B S3 S5 Mạng chuyển mạch theo kênh +Mạng chuyển mạch bản tin (Message Switch Network): Bản tin là một đơn vị thông tin của người sử dụng có khuôn dạng được quy định trước. Mỗi bản tin đều có chứa vùng thông tin điều khiển trong đó chỉ định rõ địa chỉ đích của bản tin. Căn cứ vào thông tin này mà mỗi nút trung gian có thể chuyển bản tin đến nút kế tiếp theo đường dẫn tới đích của nó. Như vậy mỗi nút cần phải lưu trữ tạm thời để đọc thông tin điều khiển trên bản tin rồi sau đó chuyển tiếp bản tin. Tuỳ thuộc vào điều kiện của mạng, các bản tin khác nhau có thể được gửi đi trên con đường khác nhau. S2 S4 A S1 S6 B S3 S5 Mạng chuyển mạch theo bản tin Phương pháp này có nhiều ưu điểm so với chuyển mạch kênh. Cụ thể là: hiệu suất sử dụng đường truyền cao vì không bị chiếm dụng độc quyền mà được phân chia cho nhiều máy, mỗi nút mạng có thể lưu trữ bản tin cho tới khi kênh truyền rỗi mới gửi bản tin đi do đó giảm được tình trạng tắc nghẽn mạng, có thể điều khiển việc truyền tin bằng cách sắp xếp độ ưu tiên cho các bản tin, có thể tăng hiệu suất sử dụng giải thông của mạng bằng cách gán địa chỉ quảng bá để gửi bản tin đồng thời đến nhiều đích. Tuy nhiên do nó không hạn chế kích thước của các bản tin nên có thể dẫn đến phí tổn lưu trử tạm thời cao và ảnh hưởng đến thời gian đáp và chất lượng truyền đi. +Mạng chuyển mạch gói (Packet-Switched Network), mỗi bản tin được chia thành nhiều phần nhỏ hơn gọi là các gói tin có khuôn dạng quy định trước. Mỗi gói tin cũng chứa các thông tin điều khiển, trong đó có địa chỉ người gửi và người nhận của gói tin. Các gói tin thuộc về một bản tin nào đó có thể được gửi đi qua mạng để tới đích bằng nhiều con đường khác nhau S2 S4 A S1 S6 B S3 S5 Mạng chuyển mạch theo gói Chuyển mạch bản tin và chuyển mạch gói gần giống nhau. Điểm khác biệt là gói tin được giới hạn kích thước tối đa sao cho các nút mạng có thể xử lý toàn bộ gói tin trong bộ nhớ mà không cần phải lưu trử tạm thời trên đĩa. Vì vậy mạng chuyển mạch gói qua mạng nhanh hơn và hiệu quả hơn so với chuyển mạch bản tin. Nhược điểm của kỹ thuật này là khó khăn trong việc tập hợp các gói tin để tạo lại bản tin ban đầu của người sử dụng, đặc biệt khi gói tin truyền theo nhiều đường khác nhau. Cần phải cài đặt cơ chế đánh dấu gói tin và phục hồi các gói tin bị thất lạc hoặc truyền bị lỗi cho các nút mạng. Do ưu điểm về hiệu suất nên mạng chuyển mạch gói được sử dụng rộng rãi hơn mạng chuyển mạch bản tin. 3/ Phân loại dựa trên Topo mạng Topo mạng là cách nối các máy tính trên một mạng lại với nhau. Một số kiểu thông dụng là mạng hình sao (star), mạng vòng (ring), mạng bus, mạng thảm (meshed) và mạng vô định hình (irregular). +Trong các mạng hình sao, tất cả các máy tính đều được nối với một máy tính trung tâm. Máy tính trung tâm điều phối việc truyền dữ liệu trên mạng. Vì vậy nếu hai máy tính muốn trao đổi với nhau, chúng phải thông qua máy tính trung tâm. Bởi vì mỗi máy tính đều có đường truyền riêng với máy tính trung tâm nên cần phải có một thỏa thuận giữa các máy tính “vệ tinh” và máy tính trung tâm khi chúng muốn trao đổi. Máy trạm Máy điều khiển trung tâm Mô hình mạng hình sao Loại mạng này thông thường được dùng trong các tổ chức có nhiều chi nhánh nằm ở nhiều vùng khác nhau, máy tính trung tâm được đặt tại văn phòng chính hoặc tại trung tâm vùng. Trong trường hợp này việc xử lý cục bộ được thực hiện tại mỗi nút và dữ liệu cuối cùng sẽ được truyền đến máy trung tâm. Khuyết điểm của mạng hình sao là độ tin cậy thấp, vì giao tiếp giữa hai máy tính phụ thuộc vào máy tính trung tâm nên nếu một sự cố tại nút này sẽ làm cho việc truyền trên mạng bị ngừng hoàn toàn. Hơn nữa vì phải điều phối việc giao tiếp toàn mạng nên tải trọng trên máy trung tâm quá lớn. Vì thế người ta thường dùng một trạm trung tâm mạnh hơn các máy tính vệ tinh. Do những khuyết điểm này, mạng này thường chỉ được dùng khi lượng dữ liệu cần truyền giữa các máy vệ tinh không cao. +Trong mạng vòng, các máy tính được nối với đường truyền có dạng một vòng khép kín. Truyền dữ liệu quanh vòng thường theo một chiều, và mỗi trạm đóng vai trò là một bộ chuyển tiếp (repeater). Khi nhận được một thông điệp, nó kiểm tra địa chỉ, sao chép thông điệp đó nếu là thông điệp được gửi cho nó rồi truyền thông điệp đi tiếp. Mạng vòng Việc điều khiển truyền tin trên mạng vòng thường được thực hiện bằng thẻ điều khiển (control token). Trong kiểu đơn giản nhất, một thẻ (token) là một bít chỉ ra rằng mạng hiện đang rảnh (free) hoặc đang được dùng (busy). Thẻ này được chuyển xoay vòng trên mạng. Mỗi trạm khi muốn truyền thông điệp phải đợi đến khi thẻ được truyền đến. Khi đó trạm sẽ kiểm tra bít của thẻ để xem free hay busy. Nếu mạng rãnh, trạm sẽ thay đổi mẫu bít thành busy, chỉ ra rằng mạng đang được dùng rồi đặt các thông điệp vào đường truyền. Thông điệp sẽ được chuyển xoay vòng rồi trở về trạm gửi. Bít thẻ được đổi lại thành free và thẻ sẽ được gửi đến trạm kế tiếp. Các mạng chỉ có một môi trường truyền kiểu vòng thì có độ tin cậy thấp, đơn giản là vì đường nối chỉ cần bị cắt đứt tại một điểm nào đó là có thể làm ngừng toàn bộ hoạt động của mạng. Để có độ tin cậy cao hơn, người ta có thể sử dụng mạng hai vòng. Trong một mạng như thế, sự cố tại một điểm nối không làm mất khả năng truy xuất đến phần còn lại của mạng bởi vì có thể truyền tắt qua trạm bị hư bằng cách chuyển đường truyền sang vòng thứ hai. Một thể thức khác nhằm đảm bảo độ tin cậy là sử dụng một nút chuyển mạch trung tâm (central switch). Các nối kết giữa các trạm được thực hiện qua trung tâm chuyển mạch dù hoạt động của mạng có thể ở dạng xoay vòng. Nếu một trạm bị sự cố, hoặc nếu đường nối bị đứt liên lạc thì dễ dàng đi tắt qua phân mạng đó thông qua nút chuyển mạch. Kiến trúc này đã được phát triển tại phòng thí nghiệm của IBM tại Zurich và được cài đặt trên mạng LAN token ring của IBM +Một loại topo mạng thông dụng khác là mạng bus, trong đó có một kênh chung để truyền dữ liệu, các máy tính và các thiết bị đầu cuối sẽ được gắn vào đó. Ở kiểu mạng này, việc điều khiển truy xuất đường truyền được thực hiện bằng hai cách chính. Một là phương pháp CSMA (carrier sense multiple access) và phương pháp CSMA/CD (carrier sense multiple access with collision detection). Ngoài hai phương pháp cơ bản này, bus cũng có thể được điều khiển bằng thẻ, khi đó mạng bus cũng được xem như có một vòng logic. Node 2 Node 1 Node 3 Mô hình mạng bus Cơ chế kiểm soát bus kiểu CSMA có thể được mô tả là lược đồ “lắng nghe trước khi truyền”. Điểm cơ bản đó là mỗi trạm sẽ liên tục lắng nghe mọi diễn biến xảy ra trên kênh chung. Khi có một thông điệp được gửi đi trạm sẽ kiểm tra phần header của thông điệp xem có phải gửi cho nó hay không, rồi thực hiện một hành động thích hợp. Nếu nó muốn truyền, nó sẽ chờ cho đến khi phát hiện ra không còn hoạt động nào xảy ra trên kênh chung rồi mới đặt thông điệp của nó lên mạng. Có một số biến thể của lược đồ cơ bản này. Một phiên bản gọi là CSMA cơ bản, chỉ truyền nếu kênh rảnh. Nếu kênh đang bận, nó sẽ chờ. Một phiên bản thứ hai là CSMA không kiên nhẫn (nonpersistent CSMA) chỉ truyền nếu kênh rảnh. Tuy nhiên nếu kênh đang bận, nó sẽ chờ một khoảng thời gian nào đó trước khi thử lại. Một phiên bản thứ ba là t-persistent CSMA sử dụng các gói và thời gian khoảng có kích thước cố định, đồng bộ hóa việc truyền các gói với các thời gian khoảng. Nếu một trạm muốn truyền một thông điệp và kênh hiện đang rảnh, nó sẽ truyền với một xác suất tiền định t và sẽ hoãn lại vào thời khoảng kế tiếp với xác suất 1-t. Ngược lại, cơ chế điều khiển bus CSMA/CD có thể được mô tả là lược đồ “lắng nghe trong khi truyền”. Các trạm đóng vai trò giống như trong lược đồ CSMA, ngoại trừ chúng tiếp tục lắng nghe trên kênh chung sau khi đã truyền thông điệp đi. Mục đích của việc lắng nghe trong khi truyền là phát hiện xem có tương tranh hay không. Khi phát hiện ra tương tranh, các trạm sẽ hủy bỏ cuộc truyền, đợi một khoảng thời gian rồi truyền lại thông điệp. Lược đồ CSMA/CD cơ bản được dùng trong các mạng cục bộ Ethernet. +Một lược đồ khác là nối kết đầy đủ, trong đó mỗi nút đều được nối với tất cả các nút khác. Một cấu trúc như thế rõ ràng là cung cấp được độ tin cậy cao hơn và khả năng hoạt động tốt hơn những cấu trúc đã nói ở trên. Tuy nhiên nó cũng là cấu trúc có chi phí cao nhất. Lược đồ nối kết đầy đủ như thế là không thực tế. Ngay cả với số lượng máy tính trên mạng khá ít, số nối kết cũng là rất lớn. Mô hình mạng thảm (cấu trúc kết nối đầy đủ) Các mạng truyền thông thường có các đường nối vô định. Nghĩa là các đường nối không có tính hệ thống cũng không tuân theo một khuôn mẫu nào. Chúng ta có thể gặp một nút chỉ nối với một nút khác và cả những nút nối với nhiều nút khác. Các nối kết giữa các máy tính trên Internet thuộc loại này. 4/ Phân loại mạng dựa trên lược đồ truyền dữ liệu Theo các lược đồ truyền thông vật lý được dùng, các mạng có thể thuộc loại điểm-điểm (point-to-point) hoặc quảng bá (broadcast). +Trong các mạng điểm-điểm, ta dùng một hoặc nhiều đường nối giữa mỗi cặp nút. Có thể là không có một đường nối trực tiếp giữa mỗi cặp những thường là một số đường nối gián tiếp. Việc truyền thông luôn được thực hiện giữa hai nút, bên nhận và bên gửi được xác định bằng địa chỉ có trong phần header của bó dữ liệu. Truyền dữ liệu từ bên gửi đến bên nhận đi theo một hoặc nhiều đường giữa chúng, một số đường có thể phải đi ngang qua một số nút khác. Các nút trung gian sẽ kiểm tra địa chỉ đích trong phần header và nếu không phải là địa chỉ của nó thì phải chuyển cho nút nằm kế cận. Hành động này được gọi là chuyển mạch (switching). Môi trường truyền cơ sở cho mạng điểm-điểm là cáp đồng trục hoặc cáp quang. +Trong các mạng quảng bá, người ta dùng một kênh truyền chung cho tất cả các nút trong mạng. Các bó dữ liệu được truyền qua kênh chung này và như thế tất cả các nút đều nhận được. Mỗi nút sẽ kiểm tra địa chỉ bên nhận trong phần header và nếu bó dữ liệu không gửi cho nó, nó sẽ bỏ qua. Một rường hợp đặc biệt của mạng quảng bá là mạng đa tán (multicast), trong đó thông điệp được gửi đến một tập con các nút trong mạng. Địa chỉ bên nhận được mã hóa bằng một cách nào đó để có thể chỉ ra những nút nào là bên nhận. Mạng quảng bá nói chung đều dùng sóng radio hoặc vệ tinh. Trong trường hợp truyền qua vệ tinh, mỗi vị trí phát tín hiệu truyền của nó đến vệ tinh rồi tín hiệu đó được phát trả lại ở một tần số khác. Mỗi vị trí trên mạng đều lắng nghe tần số nhận và phải bỏ qua thông điệp không được gửi cho nó. Một ví dụ mạng có sử dụng kỹ thuật này là mạng SATNET. Truyền bằng sóng viba là một cách truyền dữ liệu thông dụng khác, có thể qua vệ tinh hoặc trên mặt đất. Các đường truyền bằng sóng viba hiện là thành phần chủ yếu của mạng điện thoại trong phần lớn các quốc gia. Một thí dụ về mạng dùng sóng viba vệ tính để truyền dữ liệu là hệ thống ALOHA. Ưu điểm của mạng quảng bá là chúng ta dễ dàng phát hiện lỗi, và các thông điệp có thể đến được nhiều vị trí hơn so với kiểu điểm-điểm. Ngược lại, do mỗi trạm đều lắng nghe các thông điệp trên mạng nên tính an ninh khó duy trì hơn so với kiểm điểm-điểm. III/ Các chuẩn giao thức và kiến trúc phân tầng Thiết lập các đường nối vật lý giữa hai máy tính chưa đủ để chúng giao tiếp được với nhau. Để truyền thông tin hiệu quả, tin cậy và không có lỗi giữa hai máy tính đòi hỏi phải cài đặt các hệ thống phần mềm thích hợp và thường được gọi là giao thức (protocol). Tính chất phức tạp của những giao thức này đều khác nhau giữa các mạng WAN, MAN, LAN Mạng WAN thường phải điều chỉnh thiết bị được sản xuất từ nhiều nhà sản xuất khác nhau. Điều này đòi hỏi môi trường truyền phải có khả năng xử lý tính đa chủng của các thiết bị và cách nối kết. Các thiết bị có thể khác nhau về tốc độ, độ rộng từ nhớ, lược đồ mã hóa được dùng để biểu diễn thông tin hoặc các chuẩn khác. Vì thế các mạng WAN có nhu cầu về giao thức cấp thiết hơn. Giao thức cho WAN được biết rộng rãi nhất là kiến trúc giao kết các hệ thống mở của tổ chức tiêu chuẩn quốc tế và thường gọi là kiến trúc ISO/OSI Kiến trúc ISO/OSI mô tả rằng cần xây dựng mạng máy tính theo kiểu phân tầng. Giữa các tầng của một nút cần định nghĩa rõ ràng các giao diện dùng để trao đổi thông tin giữa các tầng phần mềm và phần cứng. Giữa các tầng tương ứng của các trạm khác nhau, các giao thức được định nghĩa và đặc tả cách trình bày thông điệp được gửi qua lại giữa hai trạm. Kiến trúc ISO/OSI được thể hiện như hình dưới đây. Node A Node B Application Giao thức tầng ứng dụng ứng dụng Presentation Giao thức tầng trình diễn Trình diễn Session Giao thức tầng phiên Phiên Transport Giao thức tầng giao vận Giao vận Network Giao thức tầng mạng Mạng Datalink Giao thức tầng liên kết DL Liên kết DL Physical Giao thức tầng vật lý Vật lý Đường truyền vật lý Mô hình OSI 7 tầng Ba tầng thấp nhất tạo ra tiểu mạng truyền thông (communication subnet). Tiểu mạng truyền thông chịu trách nhiệm cung cấp độ tin cậy vật lý cho việc truyền thông tin giữa hai trạm. Tầng vật lý: liên quan đến nhiệm vụ truyền dòng bít không có cấu trúc qua đường truyền vật lý, truy nhập đường truyền vật lý nhờ các phương tiện cơ, điện. Tầng liên kết dữ liệu: cung cấp phương tiện để truyền thông tin qua liên kết vật lý đảm bảo tin cậy như gửi các khối dữ liệu với các cơ chế đồng bộ hóa, kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu cần thiết. Tầng mạng: thực hiện việc chọn đường và chuyển tiếp thông tin với công nghệ chuyển mạch thích hợp, thực hiện kiểm soát luồng dữ liệu và cắt/hợp dữ liệu nếu cần. Tầng giao vận: Thực hiện việc truyền dữ liệu giữa hai đầu mút; thực hiện cả việc kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu giữa hai đầu mút; có thể thực hiện ghép kênh, cắt/hợp dữ liệu nếu cần. Tầng phiên: cung cấp phương tiện quản lý truyền thông giữa các ứng dung; thiết lập, duy trì, đồng bộ hóa và hủy bỏ các phiên truyền thông giữa các ứng dụng. Tầng trình diễn: Chuyển đổi cú pháp dữ liệu để đáp ứng yêu cầu truyền dữ liệu của các ứng dụng qua môi trường OSI. Tầng ứng dụng: Cung cấp các phương tiện để người sử dụng có thể truy nhập được vào môi trường OSI, đồng thời cung cấp các dịch vụ thông tin phân tán. Một chồng giao thức WAN thông dụng khác là TCP/IP. Ý tưởng tổng quát giống như ISO/OSI nhưng chỉ có năm tầng. Mối liên hệ giữa các giao thức ISO/OSI và TCP/IP được mô tả trong hình dưới đây. Một khác biệt quan trọng giữa hai chồng giao thức này là tất cả các tầng của ISO/OSI đều được định nghĩa rõ còn trong TCP/IP, tầng host-to-network không được đặc tả. Tầng OSI TCP/IP 7 Application Application 6 Presentation Không hiển 5 Session diện trong 4 Transport mô hình Transport 3 Network Internet 2 Data Link Host-to-network 1 Physical So sánh giữa TCP/IP và ISO/OSI Kết nối mạng trong mạng cục bộ dường như đơn giản hơn trong mạng WAN bởi vì chúng ta thường chỉ phải quan tâm đến ba tầng thấp nhất trong chồng giao thức, hơn nữa trong LAN các thiết bị mạng thường đồng chủng hơn. Tuy nhiên như chúng ta sẽ thấy, việc truyền thông trong LAN cũng phải có sự điều hoạt tại tất cả các tầng mạng và cũng thường được thực hiện bằng các giao thức TCP/IP. Việc tiêu chuẩn hóa trong lĩnh vực này được dẫn đầu bởi IEEE, đặc biệt là ủy ban Commitee No. 802. Ủy ban này đã thiết lập một chuẩn gồm hai hoặc ba tầng. Các yêu cầu cơ bản của chuẩn IEEE 802 là LAN được thiết kế cho các ứng dụng trong ngành công nghiệp nhẹ và thương mại, và bảo đảm một độ tin cậy hợp lý, dữ liệu được truyền với khoảng cách 2 km có tốc độ từ 1-10Mbps. Những đặc tả chỉ ra rằng các mạng được phát triển theo như chuẩn này không được dùng trong các ứng dụng của ngành công nghiệp nặng, chẳng hạn như trong việc điều khiển thời gian thực. Chuẩn IEEE 802 yêu cầu rằng các giao thức này cho phép giao tiếp ngang hàng. Đặc tả đã loại bỏ các mạng hình sao mà trong đó có một nút trung tâm kiểm soát và điều khiển các truy xuất trên kênh truyền. Ba tầng của chuẩn IEEE 802 là tầng vật lý, tầng điều khiển truy xuất đường truyền và tầng điều khiển nối logic. Cấu trúc và mối liên hệ của chúng được thể hiện ở hình dưới đây. TCP/IP cũng rất thông dụng trong các mạng LAN, trong trường hợp đó các tầng TCP/IP được chạy bên trên các tầng IEEE 802. OSI Application Presentation Session Điểm truy xuất dịch vụ Transport Network Logical link control Data Link Medium access control Physical Physical Mối liên hệ giữa ISO/OSI và IEEE Để cho phép nó bao quát được nhiều loại sản phẩm có mặt trên thị trường, chuẩn mạng cục bộ 802 thực sự là một số chuẩn chứ không phải là một chuẩn duy nhất. Lúc ban đầu, nó được đặc tả để hổ trợ ba cơ chế ở mức điều khiển truy xuất đường truyền: cơ chế SMA/CD, token ring và cơ chế truy xuất thẻ cho các mạng bus. Công nghệ dây dẫn cho cáp xoắn đôi và cáp đồng trục hỗ trợ các tốc độ trong khoảng 1-10Mbps. Tuy nhiên các mạng LAN hiện nay hoạt động ở các tốc độ cao hơn so với dặc tả trong IEEE 802. Các mạng FDDI dùng cáp quang cũng như mạng Ethernet hoạt tác với tốc độ 100Mbps. Vì thế giao thức 802 hiện giờ đã được điều chỉnh tích hợp với FDDI cũng như giao thức MAN DQDB. Cũng đã có nhiều đề xuất hỗ trợ các chuẩn LAN dải rộng như ATM. Cũng cấn chú ý rằng phần lớn các mạng LAN hiện nay đều dùng hỗ trợ giao thức TCP/IP. IV/ Một số mạng cụ thể. 1/ Mạng X25 1.1/ Đặc trưng của mạng X25 Mạng X25 là mạng chuyển mạch gói công cộng được đưa ra từ năm 1976. Nó được thiết kế cho hệ truyền số liệu không phải là tiếng nói. Mạng X25 sử dụng kỹ thuật STDM (Synchronous Time Division Multiplex). Mạng X25 xác định giao tiếp giữa người sử dụng (DTE) và nút mạng (DCE). Hai DTE muốn trao đổi thông tin với nhau phải kết nối với DCE để thâm nhập vào mạng. Khi đó mạng sẽ quản lý truyền tin giữa các DCE. X25 điều chỉnh thông lượng giữa DTE-DCE ở mỗi đầu nút mạng. Mạng X25 có 3 mức: Mức 1 (Tầng vật lý): xét các chuẩn ghép nối về cơ, điện, các chân tín hiệu, thủ tục giao tiếp giữa DTE và DCE. Đây chính là chuẩn X21-bis (RS-232C) cho tín hiệu analog và chuẩn X21 cho tín hiệu digital. Mức 2 (Tầng liên kết dữ liệu): đảm bảo truyền tin cậy giữa DTE và DCE. Nó sử dụng giao thức LAB-B, một phần của giao thức HDLC (High level data link control) Mức 3 (Tầng mạng): quản lý ghép nối giữa hai DTE ở hai đầu nút mạng. Có hai dạng nối là mạng ảo kênh thoại và mạng ảo cố định. X25 mức này còn được gọi là X25-PLP (packet level protocol), đó là giao thức có kết nối. Điều này giống như IP của Internet. 1.2/ Kiến trúc mạng X25 Lớp OSI X25 7 Application-ứng dụng X400, FTP 6 Presentation-Trình diễn ASN-1 5 Session-Phiên PAD 4 Transport-Giao vận End-To-End 3 Network-Mạng X25-PLP 2 Data Link-Liên kết dữ liệu HDLC/LAP-B 1 Physical-Vật lý X21 bis/X21 So với mô hình 7 mức của OSI, Lớp ứng dụng tương ứng với dịch vụ thư tín điện tử (X400) và truyền tệp (FTP). Lớp trình diễn tương ứng với ASN-1 (Abstract Syntax Notation-1). Lớp phiên tương ứng với PAD (Packet Assembler Disassembler) để gộp các ký tự ở C-DTE (thiết bị đầu cuối) thành các gói tin khi phát, và tách gói tin thành các ký tự cho C_DTE khi thu. Lớp giao vận chỉ là lớp tượng trưng “end-to-end” vì lớp mạng với X25-PLP đã đảm bảo chất lương dịch vụ. Nhưng chính điều này đã làm cho mạng X25 hiệu suất không cao vì đi qua các nút mạng phải kiểm soát đầy đủ. 2/ Mạng Internet 2.1/ Đặc trưng của mạng Internet Mạng Internet là một từ được dùng để chỉ đến một mạng máy tính toàn cầu. Thực sự đó là sự liên hiệp đa chủng của nhiều mạng, mỗi mạng có các đặc tính và giao thức riêng. Nối kết vào Internet là tự nguyện và hầu như không có một tổ chức nào điều khiển hoặc áp đặt các chiến lược và chỉ dẫn việc trao đổi thông tin trên các mạng này. Số nút kết nối vào Internet tăng lên rất nhanh. Động lực cho sự phát triển nhanh của mạng Internet là sự chấp nhận giao thức TCP/IP làm giao thức chính. TCP/IP hiện đã được đưa vào hầu hết các hệ điều hành, tạo dễ dàng cho việc kết nối Internet vì nó thích hợp với nhiều giao thức Mạng Internet đã đặt ra nhiều thách thức mới, đặc biệt là do tính đa chủng của các thiết bị và các mạng tham gia. Đặc trưng của mạng Internet là cấu trúc quản lý phi tập trung, thiếu tính an ninh, và nhiều dịch vụ phân tán được cung cấp bởi người dùng và các công ty có kết nối vào Internet. Tuy nhiên đặc trưng chính của mạng Internet là tất cả các máy tính có kết nối vào nó đều hỗ trợ cùng một bộ giao thức ở tầng mạng và giao thức TCP/IP hiện đã được hầu hết mọi hệ điều hành cung cấp. 2.2/ Kiến trúc mạng Internet Lớp OSI Internet 7 Application-ứng dụng SMTP, Telnet, FTP 6 Presentation-Trình diễn 5 Session-Phiên 4 Transport-Giao vận TCP, UDP 3 Network-Mạng IP 2 Data Link-Liên kết dữ liệu Network Interface 1 Physical-Vật lý Hardware So với mô hình 7 mức OSI, ba tầng xử lý (5,6,7) được ghép thành một tầng ứng dụng SMTP, Telnet, FTP... Tầng giao vận tương ứng với TCP, UDP. Tầng mạng tương ứng với IP. Tầng liên kết dữ liệu tương ứng với Network Interface-giao diện ghép nối mạng, gồm LLC và MAC. Tầng vật lý tương ứng với Hardware. Giao thức TCP/IP nâng cao hiệu suất mạng Internet so với mạng X25. Việc kiểm soát gói tin qua các nút mạng với IP không bị cồng kềnh như X25-PLP, sau đó được rà soát lại bởi TCP để đảm bảo chất lượng dịch vụ cuối cùng. 3/ Mạng dải rộng 3.1/ Đặc trưng Các mạng dải rộng được thiết kế để đáp ứng nhu cầu truyền tải các dạng dữ liệu khác ngoài dữ liệu số như hình ảnh, video hoặc âm thanh với các yêu cầu phân phối theo thời gian thực và những hình ảnh tỉnh với yêu cầu dải rộng đủ lớn trong một môi trường mạng duy nhất. Công nghệ mạng dải rộng thông dụng nhất hiện nay là ATM (Asynchronous Transfer Mode). Mạng ATM dã được phát triển cho những ứng dụng WAN và LAN. Các đặc trưng nhận diện của mạng ATM là truyền dẫn với tốc độ cao 155Mbps, có thể đạt 622Mbps trong tương lai. Đó là phương thức truyền tải không đồng bộ, cho phép sử dụng hữu hiệu hơn dải thông sẵn có bằng cách chỉ phân cửa sổ thời gian cho các kênh có số liệu trao đổi, có khả năng mang nhiều dòng dữ liệu với các đặc tính khác nhau, khả năng thỏa thuận về một mức chất lượng dịch vụ và có thể dành đủ tài nguyên mạng để đáp ứng được mức chất lượng này. ATM là mạng chuyển mạch gói với các nút chuyển có mục đích đặc biệt được nối lại bằng các đường cáp quang. Các gói có chiều dài 53 byte trong đó 5 byte tiêu đề và 48 byte dữ liệu (gọi là tế bào thông tin), Như vậy, thời gian xử lý đơn vị số liệu ở các nút là nhỏ và xác định. ATM kết hợp giữa phương pháp chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói nhờ các kênh ảo. Như vậy thuận lợi cho các dòng tế bào từ nguồn tới đích theo thứ tự, và số bít cho VPI/VCI cũng nhỏ so với địa chỉ đầy đủ. Công nghệ ATM tương ứng với tầng vật lý của chồng giao thức ISO/OSI và TCP/IP nên có một tầng thích ứng ATM (ATM Adaptation Layer-AAL) để điều chỉnh các khác biệt giữa công nghệ ATM và các công nghệ mạng truyền thống đã được xây dựng cho các tầng giao thức bên trên. AAL chịu trách nhiệm xử lý các tế bào bị thất lạc và bị phân phối sai, chọn thời gian khôi phục, tách các bó dữ liệu từ các tầng giao thức bên trên thành các tế bào ATM ở nguồn và tái hợp lại ở đích. Công việc chọn đường và dồn/tách kênh các tế bào được thực hiện bởi tầng ATM bằng cách dùng các nút chuyển ATM Các mạng dải rộng hiện nay hoạt tác với tốc độ khoảng 155Mbps. Có nhiều hệ thống ATM thử nghiệm cho WAN đang hoạt động và nhiều mạng LAN ATM đã được phát triển. Khả năng mang nhiều loại dữ liệu ở tốc độ rất cao và cơ hội liên kết mạng với công nghệ khác đã thu hút nhiều sự quan tâm đối với công nghệ này. 3.2/ Kiến trúc mạng ATM OSI layer ATM layer ATM sublayer 3/4 ALL CS SAR 2/3 ATM 2 1 Physical TC PMD Lớp AAL là lớp phối hợp với ATM cung cấp các dịch vụ và chuyển giao dữ liệu giữa máy tính và tầng ATM. Tùy theo đặc điểm của dịch vụ mà người ta phân chia AAL thành các loại AAL1, AAL2, AAL3/4, AAL5. Lớp con CS tiếp nhận dòng bít từ các dịch vụ tạo dòng bít thích ứng với các lớp dịch vụ AAL1, AAL2, AAL3/4, AAL5. Các chức năng cơ bản như: xử lý các giá trị trễ tế bào, xử lý các tế bào bị mất hoặc chèn nhầm, khôi phục tín hiệu đồng bộ sử dụng SRTS, sửa lỗi FEC để đảm bảo chất lượng dịch vụ cao cho video và audio, truyền các thông tin về cấu trúc dữ liệu giữa nguồn và đích trong trường hợp dữ liệu được truyền có dạng cấu trúc. Lớp con SAR tạo thành các payload cho tế bào ATM từ CS-PDU Lớp ATM tạo header cho tế bào ATM (như VCI, VPI và các tham số khác), sau đó chuyển tế bào ATM xuống tầng vật lý. Ngoài ra nó còn có chức năng ghép kênh/phân kênh và thực hiện các yêu cầu của AAL type và Physical medium. Lớp vật lý nhận tế bào ATM từ tầng ATM và tạo ra dòng bít phù hợp với kênh vật lý sau đó phát đến nút tiếp theo của mạng ATM. Đối với nút nhận, lớp vật lý giao dòng bít đến tầng ATM, rút ra tế bào ATM và chuyển cho AAL. AAL gộp các payload của các tế bào lại và giao cho người sử dụng. Lớp con hội thu truyền (Transmission Convergence-TC): Thêm vào hoặc lấy ra các tế bào trống (khi không có tế bào chứa thông tin hữu ích, tế bào không xác định hoặc tế bào ở mức vật lý thì tế bào trống được truyền lên các đường truyền để đảm bảo dòng tốc độ tế bào phù hợp với tốc độ truyền dẫn của đường truyền). Tạo và kiểm tra mã HEC (Header Error Control). Biến đổi dòng tế bào thành các khung truyền dẫn, phát và khôi phục các khung truyền dẫn. Lớp con đường truyền vật lý (Physical medium-PM) là lớp thấp nhất, nó cung cấp khả năng truyền dẫn bít, mã hóa dòng bít theo mã đường truyền, đồng bộ bít. Như vậy trong lớp vật lý có hai lớp con là PM và TC. Trong đó PM có nhiệm vụ truyền tải các bít từ điểm này sang điểm khác còn TC có nhiệm vụ truyền tải tế bào từ nguồn tới đích. Ta có thể vẽ mô hình kiến trúc phân tầng của mạng ATM như sau: User Mạng ATM User ULP ULP AAL AAL ATM ATM ATM ATM Physical Physical Physical Physical C. KẾT LUẬN Mạng máy tính ngày nay đã trở thành một lĩnh vực nghiên cứu phát triển và ứng dụng cốt lõi của công nghệ thông tin, bao gồm rất nhiều vấn đề, từ kiến trúc đến các nguyên lý thiết kế, cài đặt và các mô hình ứng dụng. Mạng máy tính và truyền dữ liệu là một lĩnh vực đã được nghiên cứu sâu và ứng dụng mạnh mẽ trong thực tế cuộc sống. Tuy nhiên, tiểu luận được trình bày có tính cơ bản và tổng quan. Đây chỉ là tóm tắt những tri thức mà bản thân đã thu nhận được qua một thời gian học tập ngắn và qua tham khảo một số tài liệu. Tiểu luận đã tóm tắt được những kiến thức cơ bản về mạng và truyền số liệu như khái nhiệm về mạng, dữ liệu, truyền tin, môi trường truyền tin, kỹ thuật dồn/tách kênh, kỹ thuật chuyển mạch... Tiểu luận đã đưa ra được một số đánh giá và nhận xét ưu nhược điểm của một số dạng mạng thông qua phần phân loại mạng. Cuối cùng tiểu luận cũng đã lấy được ba ví dụ cụ thể của ba mạng và nêu lên đặc trưng và kiến trúc của ba mạng đó. Trong tiểu luận chưa đề cập kỹ về giao thức bởi vì phần này liên quan rất nhiều đến các tầng của mô hình kiến trúc. Lời kết: Để hoàn thành được tiểu luận này, ngoài sự nỗ lực và cố gắng của bản thân, tác giả đã nhận được sự giúp đỡ qúy báu của Quý Thầy GS.TS Nguyễn Gia Hiểu. Là một học viên chuyên ngành Tin học và dù rất tâm đắc với đề tài đang nghiên cứu nhưng với thời gian có hạn và khối lượng kiến thức của bản thân còn ít ỏi nên chắc chắn tiểu luận không tránh khỏi những hạn chế trong việc tiếp cận, nghiên cứu và trình bày. Tôi xin kính trọng cảm ơn sự giúp đỡ quý báu của Quý Thầy và mong được đón nhận từ Quý Thầy sự góp ý để bản thân tôi có được hiểu biết đúng hơn đối với vấn đề đang nghiên cứu đồng thời mong được sự lượng thứ cho những sơ suất trong tiểu luận này. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1/ Nguyễn Gia Hiểu-Mạng máy tính-NXB Thống kê 2/ Nguyễn Thúc Hải-Mạng máy tính và các hệ thống mở-NXB GD-1997 3/ M. Tamer Ozsu and Patrick Valduriez-Principles of Distributed Database System-1991 MỤC LỤC Nội dung Trang Giới thiệu ..................................................................................................................................................... 1 Nội dung ....................................................................................................................................................... 2 Các kiến thức cơ bản về mạng máy tính và truyền dữ liệu ............ 2 Phân loại mạng máy tính ...................................................................................................... 7 Các chuẩn giao thức và kiến trúc phân tầng .................................................... 14 Một số mạng cụ thể .................................................................................................................... 17 Kết luận ........................................................................................................................................................ 22 Tài liệu tham khảo .......................................................................................................................... 23