Mạng máy tính - Chương 12: Mạng diện rộng và mạng quy mô lớn

Chương 12: Mạng diện rộng và mạng quy mô lớn Các khái niệm mạng cơ bản*Mục đích bài họcMô tả các khái niệm về mạng diện rộng WAN Tìm hiểu cách sử dụng, lợi ích, và hạn chế của các công nghệ WAN cao cấp như: ATM, FDDI, SONET, và SMDSCác khái niệm mạng cơ bản*Các công nghệ truyền thông mạng WAN Mạng WAN trải dài trên nhiều vùng địa lý Gồm nhiều mạng LAN liên kết với nhau qua bộ định tuyến (router) hoặc switchDùng các đường thuê bao riêng từ nhà cung cấp dịch vụ (ISP) hoặc telco, gồm:Mạng chuyển mạch góiCáp quangTruyền thông sóng vibaVệ tinhHệ thống cáp đồng trục (cáp TV)Các khái niệm mạng cơ bản*Công nghệ truyền thông mạng WAN (tiếp)Khi chọn công nghệ ta nên xem xét đến tốc độ, tin cậy, giá cả, và luôn có sẵn trên thị trường WAN có nhiều công nghệ cùng hoạt động ràng buộc với bộ định tuyến và cổng nối (gateway)Internet là mạng WAN lớn nhất bao gồm tất cả các công nghệ3 công nghệ chính:Analog: tương tựDigital: kỹ thuật sốPacket switching: chuyển mạch góiCác khái niệm mạng cơ bản*Kết nối tương tự (Analog Connectivity)Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN) hoặc POTS (hệ thống điện thoại cũ)Sử dụng dây điện thoại và modem, hình 12-1Tốc độ rất chậm, chất lượng thấp, chi phí thấp Chất lượng không nhất quán bởi dùng dịch vụ chuyển mạch vòngBảng 12-1 liệt kê danh sách các loại dây PSTN và khả năngCác khái niệm mạng cơ bản*Liên kết mạng PSTN đơnHình 12-1 Liên kết mạng PSTN đơn giảnCác khái niệm mạng cơ bản*Các loại dây PSTN Loại dâyĐặc điểm1Chỉ mang tín hiệu âm thanh2Tín hiệu âm thanh cùng với kiểm soát chất lượng3Âm thanh và sóng radio4Ít hơn các ứng dụng dùng 1200 bps dữ liệu5Chỉ dữ liệu cơ bản6Âm thanh và dữ liệu truyền trên những mạch vòng7Âm thanh và dữ liệu trên những đường riêng8Âm thanh và dữ liệu truyền qua giữa các máy tính9Truyền âm thanh và hình ảnh10Kiểm soát chất lượng dữ liệuBảng 12-1 Các khái niệm mạng cơ bản*Liên kết Analog Đường thuê bao riêng (Leased) tăng chất lượng truyềnChi phí cao, chất lượng truyền tốtKiểm tra tình trạng dây để cải thiện chất lượng mạch vòng dành riêng Kết quả: tốc độ truyền ổn định, chất lượng tín hiệu tăng, và giảm nhiễuCác ký tự và con số thể hiện tình trạng của dâyCác khái niệm mạng cơ bản*Liên kết Analog (tiếp)Để quyết định chọn giữa truyền thông dial-up hoặc PSTN, xem xét đến một số yếu tố sau:Thời gian kết nối (dài, ngắn)Chi phí dịch vụ và mức sử dụngCải tiến về chất lượng đường dây, mạch vòng dành riêngĐịnh mức chi phí với kết nối liên tục 24h/1ngày , 7ngày/tuần Các khái niệm mạng cơ bản*Kết nối DigitalDigital Data Lines (DDS) là đường truyền đồng bộ trực tiếp hay đồng bộ điểm điểm Đạt tốc độ 2.4, 4.8, 9.6, hoặc 56 Kbps, gần như không bị lỗi đường truyềnCó 4 loại đường DDS là ISDN, T1, T3, và switch 56KDùng thiết bị Channel Service Unit/Data Service Unit (CSU/DSU) thay cho modemXem hình 12-2Các khái niệm mạng cơ bản*Kết nối mạng DDS dùng thiết bị CSU/DSU Hình 12-2 Kết nối mạng DDS dung thiết bị CSU/DSUBộ lặpBộ lặpCầu nốiDịch vụ số đường dài tốc độ caoCác khái niệm mạng cơ bản*T1Là đường kỹ thuật số tốc độ cao, có thể đạt 1.544 MbpsDùng 2 dây để truyền song công dữ liệuMột dây truyền; dây kia nhận dữ liệu24 kênh riêng lẻ, mỗi kênh có tốc độ 64KbpsPhân kênh T1 có thể được chia làm 1 hoặc nhiều kênh nhỏBảng 12-2 chỉ rõ các đặc điểm của bản sao E1 (dùng tại Châu Âu)Các khái niệm mạng cơ bản*Kênh E/tốc độ truyềnKênh tiếngSóng mangE1Tốc độ30E112.048120E248.448480E31634.368Bảng 12-2 Kênh E và tốc độCác khái niệm mạng cơ bản*Dồn kênhCòn gọi là trộn kênhCác dữ liệu được truyền thông đồng thời trên cùng một kênhDo hãng Bell Lab phát triển cho dây telephone Dùng trên đường T1 để truyền đi các thông tin được trộn vào nhau từ nhiều nguồn trên một đường dâyCác khái niệm mạng cơ bản*Chia kênhT1 gồm 24 kênh truyền, mỗi đường có tốc độ 64 Kbps 64 Kbps còn gọi là tốc độ DS-0 T1 dùng toàn bộ 24 kênh được gọi là DS-1Bảng 12-3 liệt kê các tốc độ DS Dùng kỹ thuật dồn kênh có thể tăng DS-1 lên DS-4 nhưng yêu cầu dùng cáp quangCác khái niệm mạng cơ bản*Kênh DS /Tốc độDSSóng mangT1KênhTốc độDS-0N/AN/A1.064DS-1T11241.544DS-2T1C2483.152Bảng 12-3 Các khái niệm mạng cơ bản*T3Gồm 28 dây T1 tức là 672 kênhTốc độ truyền lên đến 44,736 MbpsĐường T3 có thể được thuê bao với tốc độ 6 MbpsCác khái niệm mạng cơ bản*Switch 56KCó từ rất lâu, là các liên kết truyền thông kỹ thuật số điểm-điểmĐường truyền được thiết lập khi người dùng có nhu cầu và kết thúc khi không còn truyền thôngTính cước trên từng phút sử dụngCác khái niệm mạng cơ bản*Mạng số da dịch vụ (ISDN)Là kênh truyền đơn tốc độ: 64 KbpsTính cước trên thời gian kết nối Tốc độ truyền có thể gấp 2 đên 4 lần POTS 2 dịch vụ của ISDNTốc độ giao tiếp cơ sở (Basic Rate Interface-BRI) – gồm 2 kênh Kênh B (64 Kbps): truyền dữ liệu. Kênh D (16 Kbps): thiết lập và kiểm soát đường truyềnGiao diện tốc độ sơ cấp (Primary Rate Interface-PRI) – gồm 23 kênh B và D  Các khái niệm mạng cơ bản*B-ISDN (Broadband ISDN)Là công nghệ đang nổi lênTốc độ truyền cao hơn ISDN chuẩnTừ 64 Kbps đến hơn 100 MbpsLàm việc với cáp quangCác khái niệm mạng cơ bản*Mạng chuyển mạch gói (Packet-Switching)Là công nghệ nhanh, hiệu quả, và tin cậyInternet là một mạng chuyển mạch gói Chia dữ liệu thành những gói nhỏCác gói lỗi sẽ được truyền lạiDùng kỹ thuật định tuyến để truyền gói tinHình 12-3 mô tả mạng chuyển mạch góiCác khái niệm mạng cơ bản*Mạng chuyển mạch gói đơn giảnHình 12-3 Mạng chuyển mạch gói đơn giảnNguồnĐíchCác khái niệm mạng cơ bản*Mạch ảoMột đường dành riêng truyền thông (tạm thời) giữa 2 điểmLà kết nối có mang ý nghĩa logic2 kiểu:Mạch ảo chuyển mạch (Switched virtual circuits-SVCs) chỉ thiết lập khi có nhu cầuMạch ảo vĩnh cửu (Permanent virtual circuits-PVCs) duy trì vĩnh viễnCác khái niệm mạng cơ bản*X.25Định nghĩa các kết nối từ máy tính đến mạng chuyển mạch gói: Kết nối các trạm từ xa đến máy tính trung tâmSủ dụng mạch ảo SVCKết hợp với mạng dữ liệu chung (PDNs)Sử dụng các thiết bị đầu cuối (DTE) và thiết bị truyền thông dữ liệu (DCE)Các khái niệm mạng cơ bản*X.25 (tiếp)3 phương pháp kết nối trong mạng X.25:Card X.25 NIC trong máy tínhPacket assembler/disassembler (PAD) Cổng nối mạng LAN/WAN X.25 Tin cậy, không lỗi đường truyềnHiện nay ít được dùng vì hạn chế về tốc độCác khái niệm mạng cơ bản*Frame RelaySử dụng kỹ thuật mạch ảo PVC điểm - đểm Tạo các kết nối mạng WAN qua mạng chuyển mạch gói kỹ thuật sốThông lượng cao, nhưng không soát lỗiTốc độ truyền: 56 Kbps đến 1.544 MbpsChi phí thấp; dùng chuẩn Tốc độ thông tin được cam kết Committed Information Rate (CIR) dựa trên cơ sở băng thông rộng của PVCNgười dùng thường sử dụng tốc độ 64-Kbps CIR Sử dụng CSU/DSUsXem hình 12-4 Các khái niệm mạng cơ bản*Mô tả đơn giản về mạngFrame Relay Chi nhánhHình 12-4 Mô tả đơn giản về mạng Frame RelayChi nhánhCông tyKết nối Frame relay đến telcoCác khái niệm mạng cơ bản*Các công nghệ WAN cao cấpCác công nghệ WAN đang có được nhu cầu sử dụng caoĐưa ra giới hạn của tốc độ và tính tin cậyCác công nghệ này bao gồm:Truyền không đồng bộ (Asynchronous Transfer Mode-ATM)Giao diện dữ liệu phân bố theo cáp quang (Fiber Distributed Data Interface-FDDI)Mạng quang đồng bộ (Synchronous Optical Network-SONET)Dịch vụ số liệu nhiều Megabit có chuyển mạch (Switched Multimegabit Data Service-SMDS)Các khái niệm mạng cơ bản*Truyền không đồng bộ (ATM)Công nghệ chuyển mạch tốc độ cao sử dụng đường truyến kỹ thuật sốSử dụng Đơn vị dữ liệu giao thức (PDUs) có kích thước cố định 53 byte, trong đó dùng 5bit để kiểm tra lỗi, sử dụng tại tầng liên kết dữ liệuHỗ trợ tốc độ là 622 Mbps đối với đường truyền cáp quang, nhưng trên lý thuyết có thể đạt đến 2.4 Gbps Có thể sử dụng SVC hoặc PVC giữa các điểm kết nốiCác khái niệm mạng cơ bản*Giao diện dữ liệu phân bố theo cáp quang (FDDI)Kết nối các mạng LAN vòng xoay 2 chiều tốc độ cao dùng cáp quangTốc độ 100 MbpsTruyền đa thẻ bài Hình 12-5 chỉ rõ 2 vòng tròn đồng tâmSử dụng vòng phụ khi vòng tròn chính bị lỗiĐộ dài đường truyền tối đa là 100km (62 dặm) Thường sử dụng một nhóm các máy chủ mà chức năng làm việc như một máy chủ đơnCác khái niệm mạng cơ bản*Mạng FDDI Hình 12-5 Mạng FDDIVòng chínhVòng phụCác khái niệm mạng cơ bản*Mạng quang đồng bộ (SONET)Được phát triển bởi Bell, là chuẩn giao tiếp nhằm giúp các mạng (ở các kiến trúc) khác nhau có thể liên kết với nhauLà công nghệ WAN sử dụng cáp quangTruyền âm thanh, dữ liệu, và hình ảnh tại tốc độ nhân của 51.84 MbpsTruyền thông đường dài gần như không lỗi Định nghĩa tốc độ truyền theo các mức truyền tải bằng cáp quang (optical carrier (OC)) Các khái niệm mạng cơ bản*Dịch vụ số liệu nhiều Megabit có chuyển mạch (SMDS)Là công nghệ mạng WAN được phát triển bởi hãng BellcoreCung cấp hệ mạng tốc cao, giá dẻ, tốc độ từ 1.544 đến 45 MbpsSử dụng gói (cell) có kích thước 53 byte cố địnhKhông kiểm tra lỗiCác khái niệm mạng cơ bản*Triển khai mạng WAN 3 Vùng thực thi của mạng WAN:Customer equipment: thiết bị cá nhânProvider equipment: thiết bị nhà cung cấpThe last mileCác khái niệm mạng cơ bản*Thiết bị khách hàng (Customer Equipment)Thiết bị tài sản khách hàng (CPE): thiết bị truyền thông cá nhânCác thiết bị chuẩn như: bộ định tuyến, modem, và CSU/DSUModems: kết nối tương tựCSU/DSU: mạch kỹ thuật sốKết nối từ CPE đến panel được gọi là điểm ranh giớiĐiểm ranh giới là điểm kết thúc của CPE và là điểm bắt đầu liên kết đến nhà cung cấpCác khái niệm mạng cơ bản*Thiết bị nhà cung cấp (Provider Equipment)Thường được dùng tại Văn phòng trung tâm (Central Office (CO))Phương tiện truyền thông từ điểm ranh giới cá nhân đến COLiên kết giữa điểm ranh giới đến CO được gọi là mạch nội bộ hay last mileCác thiết bị này bao gồm switch Frame Relay, switch X.25, SMDS hoặc các công nghệ WAN đặc trưng khác Các khái niệm mạng cơ bản*Last MileLast mile kết nối giữa thiết bị CPE và COThiết bị truyền và nhận dữ liệu trên mạch nội bộ gọi là data circuit-termination equipment (DCE) (thiết bị đầu cuối mạch dữ liệu)Thường là modem hoặc CSU/DSUThiết bị chuyển dữ liệu từ mạng LAN đến DCE được gọi là data terminal equipment (DTE) (thiết bị đầu cuối dữ liệu)DTE thường là bộ định tuyến hoặc cầu nốiXem hình 12-6Các khái niệm mạng cơ bản*Kết nối WANHình 12-6 Kết nối WANLocal loop hoặc Last MileRanh giớiCác thiết bị bên trongCác khái niệm mạng cơ bản*Tóm tắt chươngMạng WAN là liên kết xuyên địa lý giữa các mạng LANĐứng từ góc độ người dùng, WAN và LAN là giống nhau, chỉ khác nhau ở thời gian phản ứng (trả lời)WAN dùng rất nhiều công nghệ để thiết lập những kết nối đường dài, bao gồm chuyển mạch gói, cáp quang, sóng viba, liên kết vệ tinh, và hệ cáp đồng trục Ti ViCác khái niệm mạng cơ bản*Tóm tắt chương (tiếp)Một số công nghệ giá thành thấp, băng thông trung bình như DSL và cable modem vẫn đang tiếp tục sử dụng kỹ thuật SOHO Connection (là kỹ thuật dùng kết nối nhiều máy tính vào mạng Internet chỉ dùng một liên kết vật lý)DSL và cable modem, người dùng không cần trả thêm phí cho các thiết bị CSU/DSU và băng thông mà frame relay, T1, và T3 yêu cầuT1 và các Tx khác bao gồm tập các dây cáp xoắnPhân kênh của chúng có thể được thuê bao Các khái niệm mạng cơ bản*Tóm tắt chương (tiếp)Dồn kênh là tiến trình kết hợp và phân phát các dữ liệu từ nhiều nguồn trên một dây cáp đơnMạng chuyển mạch gói là công nghệ mạng WAN nhanh, hiệu quả, và tin cậy FDDI là công nghệ bị giới hạn khoảng cách, dùng cáp quang có tốc độ 100-Mbps, hạn chế lỗiSONET là công nghệ WAN có giao diện không như các mạng đường dài