Mạng cơ bản - Các kiến trúc mạng

Bài 4 – Mạng cơ bản*Mạng cơ bảnCác kiến trúc mạngĐơn vị 2Bài 4Bài 4 – Mạng cơ bản*Các mục tiêuGiải thích tại sao lại phải phát triển các chuẩn cho mạng cục bộ.Đưa ra một vài ví dụ về các kiến trúc mạng Ethernet.Liệt kê các đặc trưng của một mạng token ring.Bài 4 – Mạng cơ bản*Các mục tiêu (tiếp)Tìm hiểu cách hoạt động của một mạng không dâyCung cấp các nguyên tắc khi thiết kế một mạng máy tính.Bài 4 – Mạng cơ bản*Các chuẩn mạng máy tínhCác kiến trúc khác nhau có thể hạn chế sự phát triển của mạng máy tính.Viện kỹ thuật điện và điện tử (IEEE) đã phát triển các chuẩn trong kiến trúc mạng máy tính.Bài 4 – Mạng cơ bản*Các chuẩn mạng máy tínhCác kết quả từ sự cố gắng của IEEE là dự án 802.Có 3 chuẩn nổi bật là: Ethernet (802.3), token ring (802.5), và không dây (802.11).Bài 4 – Mạng cơ bản*EthernetEthernet là kiến trúc mạng cục bộ phổ biến nhất hiện nayNó dễ cài đặt và không đắt.Các dữ liệu truyền được chia nhỏ thành các gói tin.Tên chuẩn cho các phiên bản khác nhau gồm 3 phần ghép với nhau: Tốc độ truyền tối đa-Chế độ truyền-Độ dài đoạn mạng (hoặc loại đường truyền). Ví dụ: 10Base2 có tốc độ truyền tối đa 10Mbps, truyền theo dải cơ sở (baseband) và độ dài tối đa một đoạn mạng 185 m (gần 200m)Bài 4 – Mạng cơ bản*10Base2Hình trạng của mạng là dạng trục sử dụng phương pháp truy nhập đường truyền tranh chấp (CSMA/CD) và cáp đồng trục gầy.Các đoạn mạng được nối với nhau qua một repeater (bộ lặp).Nó có thể nối tối đa lên tới 5 đoạn mạng (mỗi đoạn dài tối đa 200 m) sử dụng 4 repeater (luật 5-4-3).Bài 4 – Mạng cơ bản*10Base2Bài 4 – Mạng cơ bản*10Base-THoạt động ở tốc độ 10 Mbps và sử dụng CSMA/CD.Hình trạng mạng là dạng sao.Vẫn được dùng ngày nay vì độ tin cậy và dễ sử dụng.Bài 4 – Mạng cơ bản*10Base-TBài 4 – Mạng cơ bản*100Base-TSử dụng CMSA/CD như là một trục được nối dạng sao.Có 3 phân loại nhỏ hơn của mạng 100Base-T với các yêu cầu cáp các nhau.Loại phổ biến nhất là 100Base-TX (dùng cáp Category 5 hay cáp UTP tốc độ cao hơn).Bài 4 – Mạng cơ bản*Mạng Ethernet chuyển mạchMột bộ chuyển mạch biết đoạn nào thuộc về nút mạng nào.Nó sử dụng một bảng được lưu trong bộ nhớ để gửi một gói tin.Nó tăng cường băng thông bằng việc giảm giao thông mạng và các xung đột.Nó dễ cài đặt và không đắt.Bài 4 – Mạng cơ bản*Mạng Ethernet chuyển mạchBài 4 – Mạng cơ bản*100VG-AnyLAN Sử dụng cáp Category 3 hay cao hơn hay cáp quang.Là một mạng dạng sao chính gốc với hub trung tâm điều khiển toàn bộ mạng.Sử dụng phương pháp truy nhập đường truyền yêu cầu ưu tiên.Hỗ trợ các kiến trúc mạng khác.Bài 4 – Mạng cơ bản*Gigabit Ethernet 1000Base-T là một mạng dạng sao sử dụng cáp Category 5 hay cao hơn.Tăng cường tốc độ mạng vì gửi nhiều bits hơn và sử dụng 4 cặp dây đồng thời.Bài 4 – Mạng cơ bản*10G EthernetCó thể được dùng trong cả các mạng LAN và WAN.Yêu cầu phải dùng cáp sợi quang.Mạng không phải đối mặt với vấn đề xung đột.Bài 4 – Mạng cơ bản*Token Ring Có khả năng chẩn đoán và tránh được các sự cố về mạng.Nhiều nút được thêm vào cũng không làm mạng chậm đi.Kích cỡ gói tin có thể lớn hơn so với mạng Ethernet.Bài 4 – Mạng cơ bản*Token Ring Dự án IEEE 802.5.Tốc độ 16 Mbps.Sử dụng cáp xoắn đôi với hình trạng lai sao-vòng.Các gói tin đi tới một hub trung tâm gọi là đơn vị truy nhập đa trạm MAU.Bài 4 – Mạng cơ bản*Token RingBài 4 – Mạng cơ bản*WLANMạng cục bộ không dây WLAN.Được dùng khi cần tính cơ động nhưng vẫn duy trì kết nối với mạng.802.11b hay Wi-Fi (11 Mbps).802.11a hay Wi-Fi5 (108 Mbps).802.11g (54 Mbps).Bài 4 – Mạng cơ bản*WLANChỉ cần vỉ mạch giao diện mạng không dây và điểm truy cập.Một điểm truy cập hoạt động như một liên kết giữa mạng không dây và mạng có dây.802.11b sử dụng phương pháp truy nhập đường truyền CSMA/CA.Bài 4 – Mạng cơ bản*WLANBài 4 – Mạng cơ bản*Thiết kế mạngCác quy tắc cơ bản phải được tuân theo để việc thiết kế mạng được tốt.Các bộ chuyển mạch trong một mạng Ethernet phải được cấu hình theo cấp bậc.Các đoạn mạng nhỏ hơn thì tốt hơn các đoạn mạng lớn.Bài 4 – Mạng cơ bản*Tổng kếtVào những năm đầu thập kỷ 80, Viện kỹ thuật điện và điện tử (IEEE) bắt tay vào phát triển các chuẩn kiến trúc máy tính. Được biết đến với tên dự án 802, công việc này đã thiết lập được nền tảng của ba chuẩn kiến trúc mạng máy tính đóng góp tới 95% số mạng cục bộ được dùng hiện nay. Ba chuẩn nổi bật này là Ethernet (802.3), token ring (802.5), và không dây (802.11).Tập các đặc tả của dự án IEEE 802.3 dành cho một loại mạng nội bộ gọi là Ethernet. Một vài phiên bản của Ethernet truyền dữ liệu ở tốc độ 10 Mbps, nhưng ít được dùng ngày nay. 10Base5, cũng được gọi là Ethernet chuẩn, yêu cầu dùng cáp đồng trục gầy. Các phiên bản khác của các mạng Ethernet 10 Mbps được thiết kế để chạy trên cáp sợi quang với các thiết lập riêng.Bài 4 – Mạng cơ bản*Tổng kết (tiếp)10Base2 là một phiên bản của Ethernet đã được sử dụng rất phổ biến và đến giờ vẫn còn được sử dụng mặc dù không rộng rãi lắm. 10Base2 là một loại mạng có hình trạng trục sử dụng CSMA/CD và yêu cầu cáp đồng trục gầy. 10Base-T cũng chạy ở tốc độ 10Mbps, sử dụng CSMA/CD, có thể hỗ trợ tổng cộng1024 nút mạng trên mạng. 10Base-T là một mạng có hình trạng trục nhưng đấu dây kiểu sao, điều này nghĩa là nó hoạt động như một mạng trục (trong đó mỗi gói tin dừng lại tại mọi nút mạng) nhưng được nối dây theo kiểu sao (với một thiết bị điều khiển trung tâm).Bài 4 – Mạng cơ bản*Tổng kết (tiếp)Khi các kiến trúc mạng cần tốc độ nhanh hơn 10Mbps, tiểu ban IEEE bắt đầu làm việc để tạo ra một chuẩn Ethernet gọi là 100BaseT (hay Fast Ethernet). 100Base-T có nhiều đặc trưng cơ bản tương tự 10Base-T. Nó sử dụng phương pháp truy nhập đường truyền CSMA/CD, hình trạng mạng là dạng trục nối theo kiểu sao, và nó tiếp tục sử dụng cùng các thiết bị cơ bản (như các hub gắn vào các giá đỡ cùng với bảng đấu dây). Thiết bị mới duy nhất trong mạng 100Base-T là vỉ giao tiếp mạng 100 Mbps và hub 100 Mbps. Để tăng thêm tốc độ, một thiết bị chuyển mạch (hub chuyển mạch) được sử dụng. Một bộ chuyển mạch biết đoạn mạng nào đi tới nút mạng nào. Điều này tăng băng thông của mạng một cách đáng kể bởi vì nó giảm giao thông mạng và số lượng các xung đột. Các mạng Ethernet sử dụng các hub chuyển mạch thường được gọi là Ethernet chuyển mạch.Bài 4 – Mạng cơ bản*Tổng kết (tiếp)100VG-AnyLAN cũng hoạt động ở tốc độ 100Mbps. Hình trạng của mạng là dạng sao chính gốc, với các hub trung tâm điều khiển toàn bộ mạng. 100VG-AnyLAN sử dụng phương pháp truy nhập đường truyền yêu cầu ưu tiên thay vì CSMA/CD. Điều này nghĩa là khi một nút mạng cần truyền một gói tin, nó đầu tiên phải gửi môt yêu cầu tới hub và đợi được cho phép trước khi truyền. Không giống CSMA/CD, yêu cầu ưu tiên ngăn ngừa các xung đột (các xung đột làm chậm mạng). Một ưu điểm của mạng 100VG-AnyLAN là khả năng hỗ trợ các kiến trúc mạng khác.Gigabit Ethernet (hay 1000Base-T) là chuẩn gần tương tự với 100Base-TX. 1000Base-T là một mạng có hình trạng dạng sao sử dụng cáp Category 5 hay cao hơn. 1000Base-T đạt được tốc độ cao hơn nhờ tăng số lượng bit gửi đi và gửi dữ liệu trên cả bốn cặp dây một cách đồng thời. Mạng 10G Ethernet truyền dữ liệu ở tốc độ 10 tỷ bit trên giây.Bài 4 – Mạng cơ bản*Tổng kết (tiếp)Tập các đặc tả của dự án IEEE 802.5 dành cho một loại mạng cục bộ có tên token ring. Token ring có tốc độ 16 Mbps và sử dụng cáp xoắn đôi trong một hình trạng lai dạng sao-vòng. Các gói tin trong một mạng dạng sao-vòng không đi trực tiếp tới nút mạng tiếp theo trong vòng mà đi tới một hub trung tâm, hub trung tâm sau đó sẽ gửi gói tin đó tới nút mạng tiếp theo trên vòng. Tai trung tâm của một mạng token ring là một bộ tập trung gọi là đơn vị truy cập đa trạm (MAU). Token ring cũng có khả năng chẩn đoán và tránh các sự cố mạng.Bài 4 – Mạng cơ bản*Tổng kết (tiếp)Khi một người dùng mạng hay di chuyển nhưng vẫn muốn duy trì kết nối tới mạng, họ cần mạng cục bộ không dây (WLANS). Danh sách các thiết bị cần thiết cho một mạng không dây rất ngắn. Chỉ cần một vỉ mạch giao tiếp mạng không dây và một điểm truy cập không dây là có thể kết nối. Một NIC không dây thực hiện các chức năng tương tự NIC có dây trừ một ăng ten được dùng để gửi và nhận các tín hiệu tần số radio. Một điểm truy cập (AP) là một thiết bị chứa một bộ thu phát radio (gửi và nhận tín hiệu) cùng với một giao diện mạng có dây RJ-45 cho phép nối AP tới một mạng có dây chuẩn bằng dây cáp.Bài 4 – Mạng cơ bản*Tổng kết (tiếp)Các quy tắc cơ bản phải được tuân theo để việc thiết kế mạng được tốt. Đầu tiên, các bộ chuyển mạch trong một mạng Ethernet phải được cấu hình theo phân cấp, đôi khi được biết đến như một cây úp ngược. Trong một cấu trúc phân cấp, chỉ có một đường đi duy nhất giữa hai nút mạng bất kỳ. Thứ hai, các đoạn mạng nhỏ hơn thì tốt hơn các đoạn mạng lớn. Các đoạn mạng nhỏ hơn khiến cho việc quản lý mạng dễ hơn. Việc phân đoạn mạng cũng có thể được hoàn thành bởi việc chia mạng thành một cấu trúc cây phân cấp sử dụng các bộ chuyển mạch. Các bộ chuyển mạch lõi chỉ những bộ chuyển mạch là nút cha trong cấu trúc cây phân cấp và đảm trách giao thông giữa các bộ chuyển mạch. Các bộ chuyển mạch nhóm làm việc được nối trực tiếp đến các nút mạng. Các hub rẻ tiền thường được làm thiết bi dự phòng cho các bộ chuyển mạch tại mức nhóm làm việc. Việc phân đoạn cũng có thể được hoàn thành bởi việc nhóm các nút mạng thành các nhóm logic. Việc này còn được gọi là tạo LAN ảo (VLAN)