Đề tài Mạng LAN và ứng dụng

Chương I - Tổng quan chung về mạng lan 1.1 Mạng máy tính: Sự kết hợp của máy tính với các hệ thống truyền thông đặc biệt là viễn thông đã tạo ra một sự chuyển biến có tính cách mạng trong vấn đề tổ chức khai thác và sử dụng hệ thống máy tính. Mô hình tập trung dựa trên các máy tính lớn với phương thức khai thác theo lô đã được thay thế bởi một mô hình tổ chức sử dụng mới, trong đó các máy tính đơn lẻ 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. Các hệ thống như thế được gọi là các mạng máy tính. 1.2 Khái niệm mạng LAN Mạng LAN là một khái niệm về một dạng máy tính có phạm vi giới hạn cục bộ. Tất cả các mạng máy tính trong thời kỳ đầu của lịch sử phát triển mạng máy tính - khi mà tốc độ và phạm vi của mạng còn bị giới hạn bởi kỹ thuật truyền dẫn - đều được coi là mạng LAN. Mạng LAN khởi đầu với quy mô rất nhỏ, với khoảng 10 máy tính được nối với nhau và nối với một máy in. Đến những năm đầu thập kỷ 80, phương pháp lắp đặt cáp phổ biến nhất cũng chỉ cho phép chừng 30 người dùng với chiều dài cáp tối đa 185m. Mạng máy tính như thế chỉ phủ vừa đủ trong phạm vi một tầng lầu hoặc một công ty nhỏ. Hiện nay, đối với các công ty rất nhỏ, cấu hình này vẫn còn thích hợp. Các mạng cục bộ thời kỳ đầu không thể hỗ trợ thoả đáng nhu cầu về mạng của một doanh nghiệp lớn đặt văn phòng ở nhiều vùng khác nhau. Khi những ưu điểm và thuận lợi của mạng máy tính đã dần dần được công nhận, đồng thời có rất nhiều ứng dụng được thiết kế cho môi trường mạng, thì các doanh nghiệp lại muốn mở rộng hệ thống mạng để duy trì sức mạnh cạnh tranh. Ngày nay mạng cục bộ đã trở thành hệ thống lớn hơn, bao phủ nhiều khu nhà. Khi các công nghệ truyền dẫn đã cho phép truyền dữ liệu ở tốc độ hàng trăm Mb/s và hiện này là vài Gb/s, phạm vi địa lý của mạng được mở rộng, mạng LAN trở thành các mạng lớn hơn khác như MAN, WAN, và Internet. Nếu không phân loại máy tính theo phạm vi địa lý thì khái niệm mạng LAN không còn ý nghĩa nữa. Như vậy có thê xếp các mạng máy tính có phạm vi địa lý nhỏ hơn 10 km là mạng LAN ( lớn hơn sẽ là mạng MAN). Thông thường một mạng LAN lớn có phạm vi bao phủ khoảng 2,5km. Các mạng LAN nhỉ nhất có phạm vi một căn phòng. Ngoài đặc trưng địa lý là một mạng trong phạm vi cục bộ, mạng LAN còn thường là một sở hữu riêng của riêng từng người hoặc hoặc một tổ chức nào đó (như trường học, doanh nghiệp...) do vậy việc quản lý khai thác mạng hoàn toàn tập trung, thống nhất. 1.3 Lý do mạng máy tính được ứng dụng rộng rãi Các tổ chức sử dụng mạng chủ yếu để chia sẻ, dùng chung tài nguyên và cho phép giao tiếp trực tuyến. Tài nguyên gồm có dữ liệu, chương trình ứng dụng và các thiết bị ngoại vi như ổ đĩa ngoài, máy in, mouse, modem... Giao tiếp trực tuyến bao gồm gửi và nhận thông điệp, hoặc thư điện tử. Máy in và các thiết bị ngoại vi khác Trước khi mạng máy tính được đưa vào sử dụng, người ta thường phải tự trang bị máy in, máy quét và các thiết bị ngoại vi khác cho riêng mình. Lúc đó cách duy nhất để dùng chung máy in là mọi người phải thay phiên nhau ngồi trước máy tính có nối với máy in. Giờ đây mạng máy tính có thể cho phép nhiều người dùng chung cả dữ liệu lẫn thiết bị ngoại vi cùng một lúc. Nếu có nhiều người cần sử dụng một máy in, tất cả đều có quyền dùng máy in có sẵn trên mạng. Dữ liệu Trước khi có mạng máy tính, ai cần chia sẻ thông tin đều bị giới hạn ở Truyền đạt thông tin trực tiếp (bằng miệng) Gửi thư thông báo Chép thông tin vào đĩa mềm, đem đĩa đến một máy tính khác, rồi chép dữ liệu vào mạng máy tính đó. Mạng có thể giảm bớt nhu cầu truyền thông trên giấy, và làm cho hầu như bất kỳ loại dữ liệu nào cũng có thể trở nên khả dụng cho những ai cần đến chúng. ứng dụng Mạng có thể được dùng để chuẩn hoá các ứng dụng chẳng hạn chương trình xử lý văn bản, nhằm bảo đảm rằng mọi người dùng trên mạng đều sử dụng cùng phiên bản của ứng dụng. Rõ ràng, nắm vững một ứng dụng rõ ràng sẽ dễ dàng hơn là cố tìm hiểu 4, 5 ứng dụng khác nhau. Cũng sẽ dễ dàng hơn nếu chỉ làm việc với một phiên bản của ứng dụng và thiết đặt máy tính theo cách thức như nhau. Một số doanh nghiệp đầu tư vào mạng máy tính do nhận thấy sự thuận lợi từ các chương trình lập lịch biểu. Nhà quản lý có thể dùng những tiện này để giao tiếp truyền thông nhanh chóng và hiệu quả với rất nhiều người, cũng như tổ chức sắp xếp toàn công ty một cách dễ dàng hơn hẳn trước đây. 1.4 Các vấn đề của mạng LAN: Các vấn đề liên quan đến mạng LAN bao gồm: Miền ứng dụng: Khu trường sở, khu công nghiệp... Phương tiện truyền: Cáp đồng trục, cáp xoắn, cáp quang, không dây (sóng vô tuyến, viba, tia hồng ngoại) Phương thức truyền tin: băng cơ sở, băng rộng Cấu hình mạng: Bus, ring, star, và các cấu hình lai của chúng... Phương thức truy nhập đường truyền: CSMA/CD (không có điều khiển - truy cập ngẫu nhiên), token ring (có điềù khiển), token bus (có điều khiển), Collision Avoidance (có điềù khiển). Chất lượng phục vụ của mạng. Chương II - các đặc điểm kỹ thuật của mạng LAN Trong bảng thiết kế trình bày kỹ thuật mạng LAN theo hướng ứng dụng thiết thực. Các kiến trúc LAN là kỹ thuật cốt lõi của mạng LAN . Khi xây dựng một mạng LAN cụ thể nào đó cho một ứng dụng thực tế, cần thiết phải quan tâm tới các đặc điểm của LAN , như chọn cấu hình thích hợp, phương pháp truy nhập tương ứng với cấu hình, loại cáp sử dụng, cách đi dây cáp và cách thức truyền dữ liệu,... Không thể bỏ qua các đặc tả tiêu chuẩn quốc tế về mạng LAN như tiêu chuẩn ISO, các tiêu chuẩn IEEE. Lợi ích khi thiết kế mạng theo tiêu chuẩn này là tính tương thích giữa các mạng con thành phần khi cần mở rộng mạng LAN , nối mạng LAN với các mạng lớn hơn như Internet, MAN, WAN. Vấn đề mở rộng mạng LAN để cải thiện chất lượng phục vụ là điều tất yếu sau một thời gian sử dụng. 2.1 Các kiến trúc LAN Kiến trúc mạng máy tính thể hiện cách nối các máy tính lại với nhau cùng tập hợp các quy tắc, quy ước mà tất cả các thực thể tham gia truyền thông trong mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt. Cách nối các máy tính lại gọi là hình trạng mạng (topo) Tập hợp các quy tắc, quy ước truyền thông được gọi là giao thức (protocol) Việc phân chia các loại mạng LAN thường dựa vào các tính chất sau: 1. Kỹ thuật truyền dẫn được sử dụng: là cách mà tín hiệu thực được truyền qua kênh thông tin như: băng cơ sở (baseband), băng rộng (broadband). 2. Phương tiện truyền : cáp đồng trục (coaxial), cáp quang (fibreoptic), cáp xoắn (twisted pairs) và không dây (wireless). 3. Topo mạng: là cách thức khác nhau mà người dùng được nối mạng với nhau: quảng bá (broadcast), điểm-điểm (point to point). 4. Kỹ thuật truy nhập: cách mà mọi người dùng chia sẻ quyền truy nhập vào kênh như Token bus, Token ring, CSMA/CD,... Thông thường thì mạng LAN được xác định theo kỹ thuật truy nhập của nó, ví dụ như token bus. Trên môi trường kinh doanh thì nó sử dụng những tên gọi thích hợp cho sản phẩm của các nhà kinh doanh. Ví dụ điển hình là "Ethernet" là cái tên cho các mạng LAN dựa trên cơ sở kỹ thuật đa truy nhập cảm sóng mang có dò xung đột. "Ethernet" thực tế là tên sản phẩm kỹ thuật phiên bản kỹ thuật đa truy nhập của Digital, Xerox và Intel. Tuy nhiên nó đã trở thành cái tên phổ biến được hầu hết mọi người sử dụng. Một trong những yếu tố quyết định khả năng của mạng LAN là kỹ thuật truyền dẫn được sử dụng trong mạng. Kỹ thuật đó bao gồm xử lý tín hiệu (điều chế, mã hoá...) va phương tiện truyền dẫn. 2.1.1 Đặc tính truyền dẫn. Một tín hiệu hoặc là điện hoặc là dạng gốc, có thể ở dạng logíc hay dạng vật lý. Dạng lôgíc, hay ký hiệu gồm các định dạng chính dữ liệu 0 và 1 cùng với các tín hiệu điều khiển khác (để thực hiện việc đồng bộ). Dòng dữ liệu là một chuỗi 1 và 0 nhưng vẫn chưa phải là dạng thực sự được đem đi truyền dẫn trên đường truyền. Dạng thực sự của tín hiệu phụ thuộc vào kiểu đường chuyền sử dụng được gọi là dạng vật lý của nó. Tín hiệu vật lý biến đổi theo thời gian, khi thì biểu diễn mức logíc "1", khi thì biểu diễn mức logíc "0". Tín hiệu phụ thuộc vào thời gian ấy cũng có thể coi là một chuỗi vô hạn các tần số cùng xuất hiện trên đường truyền. Tổng tất cả các tần số này tạo ra tín hiệu miền thời gian tương ứng, mọi tín hiệu đều có thể biểu diễn theo miền thời gian hay miền tần số. Mối quan hệ quan trọng giữa hai miền nay là : thời gian tín hiệu càng ngắn tức là tốc độ truyền tín hiệu càng cao thì càng có nhiều thành phần tần số cao hơn trong nó. Do vậy, hệ thống truyền dữ liệu tốc độ càng cao thì cần dải thông càng lớn. Hình 2.1 Phổ công suất tín hiệu Trên đường truyền, tín hiệu bị méo dạng và không giống nhau với các thành phần tần số khác nhau. Méo bao gồm suy giảm tín hiệu và sự thay đổi vận tốc truyền lan. Nói chung tín hiệu càng đi lâu trên đường truyền càng bị suy yếu đi và các tần số càng cao càng suy giảm nhanh. Các thành phần tần số cao có tốc độ lan truyền nhanh hơn các thành phần tần số thấp. Kết quả là tín hiệu có thể bị mất hoàn toàn hoặc làm giảm sự nhận dạng tín hiệu chính xác ở phía thu. Các hệ thống sử dụng truyền thông dải baseband, tín hiệu được truyền đi bằng các thành phần tần số cơ sở của chính nó như phần bên trái hình 2.1. Vấn đề với băng cơ sở là nếu đường truyền bị gây nhiễu ở vùng tần số này thì tín hiệu sẽ bị mất mát và lỗi nghiêm trọng, đồng thời không thể có hơn một tín hiệu trên đường truyền tại cùng một thời điểm. Hệ thống truyền dải broadband như ở phần bên phải hình 2.1 cho phép truyền đồng thời nhiều tín hiệu trên một đường truyền duy nhất. Tín hiệu ở đây được điều chế bằng tần số Fa, tần số mang này được chọn để đảm bảo tín hiệu không bị chồng lên nhau trên kênh truyền. Ngoài ra còn có loại broadband một kênh duy nhất (dùng một sóng mang) carrierband, đây là sự kết hợp giữa kỹ thuật băng cơ sở với kỹ thuật băng rộng. Một số mạng token bus LAN dùng kỹ thuật này. Một kỹ thuật khác là truyền thông băng rộng (wideband). Hệ thống này sử dụng yếu tố tỷ lệ tín hiệu so với nhiễu (S/N). Một băng thông rất rộng với tỷ lệ S/N nhỏ chứa các kênh tín hiệu của mọi người dùng, có can nhiễu đáng kể giữa các kênh tín hiệu với nhau. Phổ thông công suất của nó được vẽ trên hình 2.1. Đây được gọi là kỹ thuật trải phổ và là một trong những kỹ thuật đang được phát triển để ứng dụng cho các kiến trúc mạng LAN không dây. 2.1.2 Các loại đường truyền vật lý Ngày nay phần lớn mạng được nối bằng dây dẫn hoặc một loại cáp nào đó, đóng vai trò như phương tiện truyền tín hiệu giữa các máy tính trên mạng. Rất nhiều loại cáp có thể đáp ứng các yêu cầu và quy mô mạng khác nhau, từ nhỏ đến lớn. Có 3 nhóm cấp chính dùng để nối hầu hết các mạng. Cáp đồng trục Có nhiều lý do cho việc ứng dụng rộng rãi cáp đồng trục: cáp đồng trục tương đối rẻ tiền, nhẹ, mềm và dễ kéo dây. ở dạng đơn giản nhất, cáp đồng trục gồm một lõi đồng nguyên chất được bọc chất cách ly, một lớp bảo vệ bằng lưới kim loại và một lớp vỏ bọc ngoài. Lớp chất cách ly và lớp lưới kim loại được xem là lớp bọc đôi. Tuy nhiên, còn loại cáp bọc bốn lớp dành cho môi trường hay bị nhiễu. Cáp bọc bốn lớp bao gồm hai lớp chất cách điện và hai lớp lưói kim loại. Vỏ bọc bảo vệ dữ liệu truyền bằng cách hút tín hiệu điện tử chạy lạc (nhiễu), để chúng không chạy lên cáp và làm nhiễu dữ liệu. Cáp đồng trục có tính năng chống nhiễu và sự suy yếu tín hiệu mạnh hơn cáp xoắn đôi. Cáp đồng trục có hai loại: * Cáp mảnh: đường kính khoảng 0,5cm, mềm, dễ kéo dây nên người ta có thể dùng cho bất kỳ kiểu lắp mạng nào. Mạng dùng cáp gầy có cáp nối trực tiếp vào card mạng máy tính. Giới hạn loại cáp này là mạng tín hiệu đi xa 185m (sau đó sẽ bắt đầu suy yếu). Thuộc nhóm RG-58, có trở kháng 50 W, lõi dẫn có thể đặc hoặc lõi bện dây dẫn. * Cáp dày: đường kính khoảng 1,3cm và tương đối cứng. Đôi khi người ta xem nó như Ethernet chuẩn do nó là loại cáp đầu tiên dùng với kiến trúc mạng rất phổ biến - Ethernet. Có thể mang tín hiệu đi xa 500m. Do khả năng truyền được đi xa nên đôi khi được dùng làm đường trục chính (backbone) trong mạng LAN để nối liền nhiều mạng quy mô nhỏ hơn bằng cáp mảnh,. Một thiết bị có tên là máy thu - phát (transceiver) nối cáp đồng trục mảnh với cáp đồng trục dày. Máy thu - phát bao gồm bộ nối (tap) nhằm tạo kết nối vật lý với lõi cáp dày. Bộ nối này đâm xuyên qua lớp cách ly và tiếp xúc trực tiếp với lõi cáp. Kết nối từ máy thu phát đến card mạng được thiết lập bằng cách dùng máy thu - phát (cáp treo) nối vào bộ nối cổng AUI trên card mạng. Bộ nối cổng AUI dành cho cáp đồng trục dày còn được gọi là bộ nối DB-15. Cáp xoắn đôi Cáp xoắn đôi gồm hai sợi dây đồng cách ly quấn vào nhau. Cáp xoắn đôi thường dùng là cáp vỏ bọc (STP). Một số dây xoắn đôi thường được nhóm chung với nhau và được quấn kín trong vỏ bọc bảo vệ để tạo thành sợi cáp. Số lượng dây xoắn đôi thực tế trong sợi cáp khác nhau. Sự quấn xoắn này làm vô hiệu hoá nhiễu điện từ dây xoắn đôi kế cận và từ những nguồn khác như môtơ, rơle và máy biến thế. Cáp STP: Dùng lớp vỏ bọc cách ly môi trường xung quanh với cặp dây và mắt xoắn bên trong của cặp dây, Do đó cáp ít bị tác động bởi nhiễu điện và cáp xoắn đôi dùng bộ nối điênj thoại RJ-45 để nối với card mạng máy tính. Nên dùng cáp xoắn đôi khi thiết kế mạng LAN bị hạn hẹp kinh tế. Cáp sợi quang Truyền dữ liệu dạng số dưới dạng các xung ánh sáng điều khiển. Đây là cách gửi dữ liệu tương đối an toàn do xung điện không được truyền qua cáp. Điều này có nghĩa là không thể lắp thiết bị nghe trộm vào cáp sợi quang và đánh cắp dữ liệu, một tình trạng có thể xảy ra với cáp đồng truyền dữ liệu dưới dạng tín hiệu điện tử. Truyền dữ liệu qua cáp sợi quang rất ít bị nhiễu điện và với vận tốc cực nhanh. Các cáp quang thông thường cho phép truyền dữ liệu ở tốc độ 100Mb/s đến hàng Gb/s (về lý thuyết sợi quang có thể truyền với vận tốc tối đa 200.000Mb/s). Khoảng cách truyền có thể vài Km, trước khi suy yếu. Tuy nhiên cáp quang còn có giá thành rất đắt và không phổ biến với mạng cục bộ. Chỉ nên dùng cáp quang cho mạng cục bộ khi cần truyền với vận tốc cực nhanh, tính an toàn và không bị hạn chế về ngân sách. 2.1.3 Các cấu hình mạng LAN Cấu hình mạng (topo) là kiểu sắp xếp, bố trí vật lý của máy tính, dây cáp và những thành phần khác trên mạng theo phương diện vật lý. Cấu hình mạng ảnh hưởng đến các khả năng của mạng. Chọn một cấu hình có thể tác động đến: - Loại thiết bị mạng cần - Các khả năng của thiết bị - Sự phát triển của mạng - Cách thức quản lý mạng Cấu hình mạng bao gồm nhiều trạng thái. Chẳng hạn một cấu hình cụ thể không chỉ quyết định loại cáp sử dụng mà còn quyết định phải đi cáp qua sàn nhà, trần nhà và trong tường như thế nào. Cấu hình mạng cũng có thể quyết định cách thức giao tiếp giữa các máy tính với nhau trên mạng. Các cấu hình khác nhau sẽ đỏi hỏi phương pháp giao tiếp khác nhau và những phương pháp này ảnh hưởng rấ lớn đến mạng. Các cấu hình chuẩn Mọi kiểu thiết kế mạng đều bắt nguồn từ 3 cấu hình cơ bản sau: - Bus (trục cáp thẳng) - Star (hình sao) - Ring (vòng khép kín) Nếu máy tính được nối theo hàng dọc trên một đường cáp đơn lẻ, cấu hìh này được xem là cấu hình bus. Nếu máy tình nối với nhiều phân đoạn cáp rẽ nhánh từ một trung tâm điểm (còn được gọi là HUB) thì cấu hình này gọi là cấu hình star. Nếu máy tính được nối với đoạn cáp tạo thành vòng tròn khép kín thì đó gọi là cấu hình ring. Mặc dù bản thân 3 dạng cấu hình cơ bản này khá đơn giản nhưng những phiên bản ứng dụng thực tế cuả chúng thường là sự kết hợp đặc tính từ nhiều cấu hình và có thể phức tạp. 1. Cấu hình mạng BUS Cấu hình bus là phương pháp nối mạng máy tính đơn giản và phổ biến nhất Hình 2.2 Cấu hình mạng bus Cấu hình mạng bus bao gồm một dãy cáp đơn lẽ nối tất cả các máy tính trong mạng theo một hàng (hình 2.2). Máy tính trên mạng bus giao tiếp bằng cách gửi dữ liệu đến một máy tính xác định và đưa dữ liệu đó lên cáp dưới dạng tín hiệu điện tử. Dữ liệu ở dạng điện tử được gửi tới mọi máy tính trên mạng, tuy nhiên thông tin chỉ được máy tính có địa chỉ so khớp với địa chỉ mã hoá trong tín hiệu gốc chấp nhận. Mỗi lần chỉ có một máy có thể gửi thông điệp. Do mỗi lần chỉ có một máy tính gửi dữ liệu lên mạng bus nên hiệu suất thi hành của mạng bị ảnh hưởng bởi số lượng máy tính nối vào đường bus. Số lượng máy tính trên bus càng nhiều thì số máy tính chờ đưa dữ liệu lên bus càng tăng, nghĩa là tốc độ của mạng sẽ càng chậm. Không có thước đo chuẩn cho tác động của số lượng máy tính trên bất kỳ mạng xác định nào. Mức độ suy giảm trong hiệu suất thi hành của mạng không chỉ liên quan đến số lượng máy tính trên mạng mà còn tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố khác: khả năng phần cứng máy tính trên mạng, số lần truyền dữ liệu của máy tính trên mạng, loại chương trình ứng dụng đang chạy trên mạng, khoảng cách giữa các máy tính trên mạng. Trong mạng bus có cấu hình mạng thụ động. Máy tính trên bus chỉ lắng nghe những dữ liệu đang truyền đi trên mạng, chúng không chịu trách nhiệm chuyển dữ liệu từ máy tính này sang máy tính kế tiếp. Nếu một máy tính bị trục trặc nó sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ phần còn lại của mạng (mạng vẫn hoạt động bình thường). Trong cấu hình bus chủ động, mỗi máy tính sẽ tái tạo tín hiệu và chuyển dữ liệu dọc theo bus mạng. Do dữ liệu, tức tín hiệu được gửi lên toàn mạng nên dữ liệu sẽ đi từ đầu cáp này tới đầu cáp kia. Nếu tín hiệu được phép tiếp tục không ngừng, nó sẽ dội tới lui trong dây cáp và ngăn không cho máy tính khác gửi tín hiệu (mạng bị tự tắc nghẽn). Do đó tín hiệu phải bị chặn lại sau khi đến được đúng địa chỉ đích. Để không cho tín hiệu dội qua lại trong mạng, một thiết bị có tên gọi là terminator ( điện trở cuối) được đặt ở mỗi đầu cáp để hấp thu các tín hiệu tự do. Trên mạng bus các máy tính đều co quyền như nhau (mạng ngang hàng) do đó để có thể truyền tin trên mạng, các máy tính cần phải tuân theo một nguyên tắc chung. Nguyên lý truy nhập đường truyền CSMA/CD (đa truy nhập cảm sóng mang có dò xung đột) được sử dụng trong mạng cấu hình bus. 2. Cấu hình mạng Star Hình 2.3 Cấu hình mạng Star Các máy tính được nối cáp vào một bộ phận gọi là HUB - đầu nối trung tâm (hình 2.3). Tín hiệu được truyền từ máy tính gửi dữ liệu qua HUB để đến tất cả các máy trong mạng. Cấu hình này bắt nguồn từ thời kỳ đầu, khi việc tính toán dựa trên hệ thống các máy tính nối vào một máy chính trung tâm. mạng Star cung cấp tài nguyên và chế độ quản lý tập trung. Tuy nhiên, do mỗi máy tính nối vào một trung tâm điểm nên cấu hình này cần rất nhiều cáp nếu cài đặt mạng ở quy mô lớn. Ngoài ra nếu trung tâm điểm bị hỏng thì toàn bộ mạng cũng bị gián đoạn. Trong trường hợp mỗi máy tính hoặc đoạn cáp nối từ máy tính đó tới HUB bị hỏng thì chỉ máy tính đó không còn giao tiếp được trên mạng, các máy khác trên mạng vẫn hoạt động bình thường. Các máy tính trong mạng cấu hình Star cũng hoạt động ngang hàng do đó cũng dùng nguyên lý truy nhập CSMA/CD. HUB là một thiết bị đa năng có nhiều ưu điểm. Nếu như mạng cấu hình bus chuẩn bị đứt trong sợi cáp sẽ làm toàn mạng ngưng hoạt động, thì với hệ thống dùng HUB, một chỗ đứt ở đoạn cáp bất kỳ chỉ ảnh hưởng đến máy tính nối mạng cáp ấy, phần còn lại của mạng vẫn hoạt động bình thường. Những thuận lợi của hệ thống dùng HUB này - Dễ dàng thay một đoạn cáp để mở rộng hệ thống dây dẫn. - Dùng nhiều cổng khác nhau hỗ trợ các kiểu nối cáp khác nhau. - Theo dõi hoạt động và lưu lượng mạng một cách tập trung. Nhiều HUB chủ động có khả năng nhận biết rõ kết nối nào đó đang hoạt động tốt hay không. 3. Cấu hình mạng Ring Hình 2.4 cấu hình mạng ring Cấu hình Ring nối các máy tính trên một vòng cáp khép kín (hình 2.4). Tín hiệu truyền đi theo một chiều và đi qua từng máy tính trong mạng. Mỗi máy tính đóng vai trò như một bộ chuyển tiếp, tức là khuếch đại tín hiệu và gửi nó tới máy tính tiếp theo. Do tín hiệu đi qua từng máy nên sự hỏng hóc của một máy tính sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ mạng (mạng ngưng hoạt động) Một phương pháp điều khiển việc truyền dữ liệu của các máy tính trên mạng được dùng là nguyên lý token passing (chuyển thẻ bài). 4. Cấu hình lai. Ngoài ba cấu hình chuẩn trên khi mở rộng mạng LAN người ta còn dung các cấu hình trong đó có pha trộn của 3 cấu hình cơ bản trên đó là các cấu hình lai. Một mạng LAN phức tạp có thể xuất hiện nhiều lần ba cấu hình cơ bản trong nó. 2.1.4 Các phương pháp truy nhập đường truyền. Cách phổ biến nhất để phân biệt các loại mạng LAN khác nhau là phương thức truy nhập đường truyền. Phương thức truy nhập đường truyền xác định giới hạn về khả năng một hệ thống LAN . Tập hợp nguyên tắc định rõ cách thức máy tính đưa dữ liệu lên các mạng (tức là sử dụng đường truyền) và lấy dữ liệu ra khỏi cáp gọi là phương pháp truy nhập. Nhiều máy tính phải truy nhập chung cáp. Tuy nhiên nếu 2 máy tính phải gửi dự liệu cùng một lúc thì gói dữ liệu của máy tính này sẽ va chạm với gói dữ liệu của máy tính kia, kết quả là hai gói dữ liệu sẽ bị huỷ. Nhiệm vụ của nguyên tắc truy nhập là quyết định khi nào một máy tính có thể gửi dữ liệu của nó đi, và có thể nhận dữ liệu khi nào để tránh không làm xung đột dữ liệu trên mạng và không thu nhầm dữ liệu đã bị hỏng (do mạng xảy ra xung đột). Sau đây là một số phương pháp truy nhập phổ biến. Đa truy nhập cảm nhận sóng mang có dò xung đột (CSMA/CD) Đây là một phương pháp truy nhập ngẫu nhiên (không được điều khiển) Cần truy nhập Lắng nghe Kênh rỗi Đợi 1 thời gian định trước Phát đi dữ liệu lắng nghe Đợi 1 thời gian ngẫu nhiên Xung đột Hình 2.5 Lưu đồ CSMA/CD Phương pháp này cấu thành từ 2 phần CSAM (đa truy nhập cảm nhận sóng mang) và CD (dò xung đột). Tư tưởng của CMSA là "nghe trước khi nói" : Khi một nút trong mạng (một máy tính mạng) muốn truyền dữ liệu lên cáp mạng, nó phải lắng nghe đường truyền, nếu đường truyền rỗi - tức là không có ai đang sử dụng đường truyền - thì dữ liệu được phát đi. Nếu đường truyền đang bận, nút sẽ đợi cho tới khi kênh rỗi rồi truyền dữ liệu đi. Phần bổ xung CD có tư tưởng là "nghe trong nói": Trong khi truyền dữ liệu đi, nút vẫn tiếp tục lắng nghe đường truyền, nếu lúc này có va chạm dữ liệu trên đường truyền (do trễ truyền lan trong mạng, có thể xảy ra trường hợp một nút khác cứ tưởng đường truyền đang rỗi nên cũng truyền dữ liệu của nó đi) Nút sẽ ngừng gửi dữ liệu ngay lập tức và gửi đi tín hiệu báo tắc nghẽn để toàn bộ các nút khác trong mạng có thể nghe được sự kiện này, sau đó nó sẽ đợi một thời đoạn ngẫu nhiên rồi thử phát dữ liệu đi. Nút tiếp tục lắng nghe đường truyền xem có người nào đang sử dụng không. Nguyên lý truy nhập CSMA/CD này có thể được minh hoạ bằng lưu đồ (hình 2.5) Phương pháp truy nhập truyền thẻ bài (token passing) Hình 2.6 lưu đồ Token passing Nguyên lý của kỹ thuật truy nhập này là một nút mạng chỉ gửi đi dữ liệu của nó khi có được thẻ bài. Thẻ bài là một cấu trúc Bit trong đó có một Bit dùng để mã hoá trạng thái rỗi hay bận của đường truyền mạng. Nó được truyền đi theo một chiều của vòng mạng hết nút này qua nút khác trong mạng để cho phép mỗi nút có thể chiểm lấy nó dùng để có quyền truy nhập đường truyền. Vòng ở đây có thể là vòng vật lý như ở cấu hình mạng Ring hay vòng logíc ở cấu hình mạng bus. Phương pháp truy nhập này hoạt động như sau: Khi một nút mạng muốn sử dụng đường truyền mạng, nó chờ thẻ bài đi qua và kiểm tra Bit trạng thái đường truyền ở thẻ. Nếu đường truyền bận thì nút không chiếm được thẻ - tức là không được phát dữ liệu đi - nó phải chờ đến vòng quay sau của thẻ bài. Nếu đường truyền rỗi, nó đổi Bit trạng thái trên thẻ thành bận và gưỉ đi cùng với dữ liệu lên mạng. Dữ liệu cùng thẻ bài di trên mạng và khi tới đích, được nút đích nhận và gửi lại kèm theo một thông báo nhận (acknowledgement) trong dữ liệu. khi dữ liệu cùng thẻ bài quay vòng trở về nút nguồn đã phát đi, nếu như hết dữ liệu phát đi thì nút này sẽ đổi thẻ bài sang trạng thái rỗi và thả vào mạng để các nút khác có thể sử dụng. Nguyên tắc hoạt động của kỹ thuật này được tóm tắt trong lưu đồ hình 2.6. Hệ thống hoạt động theo nguyên lý truyền thẻ bài không có xung đột dữ liệu trên mạng vì tại một thời điểm chỉ có một nút được phép truyền dữ liệu. Nhưng hệ thống như phụ thuộc hoàn toàn vào thẻ bài, thẻ phải không được phép thất lạc hay bị kẹt tại một nút duy nhất. Phương pháp này hỗ trợ cho cấu hình Bus và Ring. Một nhược điểm của phương pháp này là. Một nút muốn phát dữ liệu đi có thể phải chờ quá lâu để có được thẻ bài. Phương pháp lưu chuyển các khe thời gian theo vòng kín (Slotted ring). Lợi dụng cấu hình mạng Ring cho phép dữ liệu quay trở về nơi phát nó đi, phương pháp truy nhập Slotted ring chia rải thông thành các khe thời gian. các khe thời gian (time slot) tương tự như các thẻ bài được lưu truyền theo một chiều quanh vòng mạng. Các nút sẽ sử dụng khe thời gian nào rỗi đi qua nó để giành quyền truyền dữ liệu đi theo kênh truyền khe thời gian đó. Khi vòng lưu chuyển hết dữ liệu (dữ liệu cần truyền đi cuối cùng đã quay trở về) thì nút đánh dấu khe thời gian đó là rỗi để cho người khác trong mạng có thể sử dụng. Phương pháp này tương tự như phương pháp chuyển thẻ bài nhưng xác suất một người dùng phải chờ quá lâu để có quyền truyền dữ liệu là nhỏ hơn nhiều. Phương pháp truy nh