Giáo trình Quản trị mạng - Từ Thanh Trí
Vào giữa những năm 50 khi những thế hệ máy tính đầu tiên được đưa vào hoạt
động thực tế với những bóng đèn điện tử thì chúng có kích thước rất cồng kềnh và
tốn nhiều năng lượng. Hồi đó việc nhập dữ liệu vào các máy tính được thông qua
các tấm bìa mà người viết chương trình đã đục lỗ sẵn. Mỗi tấm bìa tương đương với
một dòng lệnh mà mỗi một cột của nó có chứa tất cả các ký tự cần thiết mà người
viết chương trình phải đục lỗ vào ký tự mình lựa chọn. Các tấm bìa được đưa vào
một "thiết bị" gọi là thiết bị đọc bìa mà qua đó các thông tin được đưa vào máy tính
(hay còn gọi là trung tâm xử lý) và sau khi tính toán kết quả sẽ được đưa ra máy in.
Như vậy các thiết bị đọc bìa và máy in được thể hiện như các thiết bị vào ra (I/O)
đối với máy tính. Sau một thời gian các thế hệ máy mới được đưa vào hoạt động
trong đó một máy tính trung tâm có thể được nối với nhiều thiết bị vào ra (I/O) mà
qua đó nó có thể thực hiện liên tục hết chương trình này đến chương trình khác.
Cùng với sự phát triển của những ứng dụng trên máy tính các phương pháp nâng
cao khả năng giao tiếp với máy tính trung tâm cũng đã được đầu tư nghiên cứu rất
nhiều. Vào giữa những năm 60 một số nhà chế tạo máy tính đã nghiên cứu thành
công những thiết bị truy cập từ xa tới máy tính của họ. Một trong những phương
pháp thâm nhập từ xa được thực hiện bằng việc cài đặt một thiết bị đầu cuối ở một
vị trí cách xa trung tâm tính toán, thiết bị đầu cuối này được liên kết với trung tâm
bằng việc sử dụng đường dây điện thoại và với hai thiết bị xử lý tín hiệu (thường
gọi là Modem) gắn ở hai đầu và tín hiệu được truyền thay vì trực tiếp thì thông qua
dây điện thoại.
Hình 1.1. Mô hình truyền dữ liệu từ xa đầu tiên
Những dạng đầu tiên của thiết bị đầu cuối bao gồm máy đọc bìa, máy in, thiết bị xử
lý tín hiệu, các thiết bị cảm nhận. Việc liên kết từ xa đó có thể thực hiên thông qua
những vùng khác nhau và đó là những dạng đầu tiên của hệ thống mạng.
Trong lúc đưa ra giới thiệu những thiết bị đầu cuối từ xa, các nhà khoa học đã triển
khai một loạt những thiết bị điều khiển, những thiết bị đầu cuối đặc biệt cho phép
người sử dụng nâng cao được khả năng tương tác với máy tính. Một trong những
sản phẩm quan trọng đó là hệ thống thiết bị đầu cuối 3270 của IBM. Hệ thống đó
bao gồm các màn hình, các hệ thống điều khiển, các thiết bị truyền thông được liên
kết với các trung tâm tính toán. Hệ thống 3270 được giới thiệu vào năm 1971 và
được sử dụng dùng để mở rộng khả năng tính toán của trung tâm máy tính tới các
vùng xa. Ðể làm giảm nhiệm vụ truyền thông của máy tính trung tâm và số lượng
các liên kết giữa máy tính trung tâm với các thiết bị đầu cuối, IBM và các công ty
máy tính khác đã sản xuất một số các thiết bị sau:
Thiết bị kiểm soát truyền thông: có nhiệm vụ nhận các bit tín hiệu từ các
kênh truyền thông, gom chúng lại thành các byte dữ liệu và chuyển nhóm các
byte đó tới máy tính trung tâm để xử lý, thiết bị này cũng thực hiện công việc
ngược lại để chuyển tín hiệu trả lời của máy tính trung tâm tới các trạm ở xa.
Thiết bị trên cho phép giảm bớt được thời gian xử lý trên máy tính trung tâm
và xây dựng các thiết bị logic đặc trưng.
Thiết bị kiểm soát nhiều đầu cuối: cho phép cùng một lúc kiểm soát nhiều
thiết bị đầu cuối. Máy tính trung tâm chỉ cần liên kết với một thiết bị như vậy
là có thể phục vụ cho tất cả các thiết bị đầu cuối đang được gắn với thiết bị
kiểm soát trên. Ðiều này đặc biệt có ý nghĩa khi thiết bị kiểm soát nằm ở
cách xa máy tính vì chỉ cần sử dụng một đường điện thoại là có thể phục vụ
cho nhiều thiết bị đầu cuối.
Tóm tắt nội dung tài liệu: Giáo trình Quản trị mạng - Từ Thanh Trí
TRƯỜNG TRUNG CẤP TÂY BẮC KHOA: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN GIÁO TRÌNH Biên soạn: GV.Từ Thanh Trí LƢU HÀNH NỘI BỘ Tp.HCM, ngày 01 tháng 6 năm 2010 GV: TỪ THANH TRÍ – QUẢN TRỊ MẠNG CƠ BẢN Trƣờng Trung Cấp Tây Bắc - www.truongtaybac.edu.vn Page 1 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, máy vi tính trở thành công cụ không thể thiếu trong các văn phòng, việc hiểu biết và sử dụng thành thạo máy vi tính trở thành bắt buộc cho mỗi nhân viên làm việc trong văn phòng. Học sinh – Sinh viên phải có kiến thức cơ bản về Tin học để khi ra trƣờng các em có đủ khả năng đáp ứng đƣợc yêu cầu của một nhân viên văn phòng hiện đại. Ngoài ra học sinh chuyên ngành công nghệ thông tin còn phải biết chuyên sâu về mạng máy tính và Bảo mật thông tin . Cụ thể biết cài đặt, quản trị - Bảo mật hệ thống mạng máy tính. Trƣờng Trung Cấp Tây Bắc biên soạn cuốn giáo trình “QUẢN TRỊ MẠNG CƠ BẢN” dùng cho học sinh chuyên ngành Mạng máy tính. Nội dung của giáo trình là phần kiến thức đã đƣợc chọn lọc cho phù hợp với ngành đào tạo trong trƣờng trên cơ sở chƣơng trình khung đã đƣợc duyệt của Thầy Trần Thanh Phƣớc . Đảm bảo cho học sinh sau khi học xong có khả năng nắm đƣợc cơ sở, nền tảng của việc Bảo Mật Mạng . Giáo trình đƣợc trình bày ngắn ngọn, xúc tích và đặc biệt có các hình ảnh trực quan minh họa giúp cho học sinh dể hiểu và có thể tự thao tác , hạn chế sự ghi chép của học sinh. Tuy đã có rất nhiều cố gắng nhƣng giáo trình này chắc chắn không tránh khỏi những sai sót. Rất mong nhận đƣợc sự đóng góp của các thầy cô và các bạn đồng nghiệp để giáo trình ngày càng hoàn thiện hơn. GV: TỪ THANH TRÍ – QUẢN TRỊ MẠNG CƠ BẢN Trƣờng Trung Cấp Tây Bắc - www.truongtaybac.edu.vn Page 2 CHƢƠNG I Sơ lƣợc lịch sử phát triển của mạng máy tính Vào giữa những năm 50 khi những thế hệ máy tính đầu tiên đƣợc đƣa vào hoạt động thực tế với những bóng đèn điện tử thì chúng có kích thƣớc rất cồng kềnh và tốn nhiều năng lƣợng. Hồi đó việc nhập dữ liệu vào các máy tính đƣợc thông qua các tấm bìa mà ngƣời viết chƣơng trình đã đục lỗ sẵn. Mỗi tấm bìa tƣơng đƣơng với một dòng lệnh mà mỗi một cột của nó có chứa tất cả các ký tự cần thiết mà ngƣời viết chƣơng trình phải đục lỗ vào ký tự mình lựa chọn. Các tấm bìa đƣợc đƣa vào một "thiết bị" gọi là thiết bị đọc bìa mà qua đó các thông tin đƣợc đƣa vào máy tính (hay còn gọi là trung tâm xử lý) và sau khi tính toán kết quả sẽ đƣợc đƣa ra máy in. Nhƣ vậy các thiết bị đọc bìa và máy in đƣợc thể hiện nhƣ các thiết bị vào ra (I/O) đối với máy tính. Sau một thời gian các thế hệ máy mới đƣợc đƣa vào hoạt động trong đó một máy tính trung tâm có thể đƣợc nối với nhiều thiết bị vào ra (I/O) mà qua đó nó có thể thực hiện liên tục hết chƣơng trình này đến chƣơng trình khác. Cùng với sự phát triển của những ứng dụng trên máy tính các phƣơng pháp nâng cao khả năng giao tiếp với máy tính trung tâm cũng đã đƣợc đầu tƣ nghiên cứu rất nhiều. Vào giữa những năm 60 một số nhà chế tạo máy tính đã nghiên cứu thành công những thiết bị truy cập từ xa tới máy tính của họ. Một trong những phƣơng pháp thâm nhập từ xa đƣợc thực hiện bằng việc cài đặt một thiết bị đầu cuối ở một vị trí cách xa trung tâm tính toán, thiết bị đầu cuối này đƣợc liên kết với trung tâm bằng việc sử dụng đƣờng dây điện thoại và với hai thiết bị xử lý tín hiệu (thƣờng gọi là Modem) gắn ở hai đầu và tín hiệu đƣợc truyền thay vì trực tiếp thì thông qua dây điện thoại. Hình 1.1. Mô hình truyền dữ liệu từ xa đầu tiên Những dạng đầu tiên của thiết bị đầu cuối bao gồm máy đọc bìa, máy in, thiết bị xử lý tín hiệu, các thiết bị cảm nhận. Việc liên kết từ xa đó có thể thực hiên thông qua những vùng khác nhau và đó là những dạng đầu tiên của hệ thống mạng. Trong lúc đƣa ra giới thiệu những thiết bị đầu cuối từ xa, các nhà khoa học đã triển khai một loạt những thiết bị điều khiển, những thiết bị đầu cuối đặc biệt cho phép ngƣời sử dụng nâng cao đƣợc khả năng tƣơng tác với máy tính. Một trong những sản phẩm quan trọng đó là hệ thống thiết bị đầu cuối 3270 của IBM. Hệ thống đó bao gồm các màn hình, các hệ thống điều khiển, các thiết bị truyền thông đƣợc liên kết với các trung tâm tính toán. Hệ thống 3270 đƣợc giới thiệu vào năm 1971 và đƣợc sử dụng dùng để mở rộng khả năng tính toán của trung tâm máy tính tới các vùng xa. Ðể làm giảm nhiệm vụ truyền thông của máy tính trung tâm và số lƣợng GV: TỪ THANH TRÍ – QUẢN TRỊ MẠNG CƠ BẢN Trƣờng Trung Cấp Tây Bắc - www.truongtaybac.edu.vn Page 3 các liên kết giữa máy tính trung tâm với các thiết bị đầu cuối, IBM và các công ty máy tính khác đã sản xuất một số các thiết bị sau: Thiết bị kiểm soát truyền thông: có nhiệm vụ nhận các bit tín hiệu từ các kênh truyền thông, gom chúng lại thành các byte dữ liệu và chuyển nhóm các byte đó tới máy tính trung tâm để xử lý, thiết bị này cũng thực hiện công việc ngƣợc lại để chuyển tín hiệu trả lời của máy tính trung tâm tới các trạm ở xa. Thiết bị trên cho phép giảm bớt đƣợc thời gian xử lý trên máy tính trung tâm và xây dựng các thiết bị logic đặc trƣng. Thiết bị kiểm soát nhiều đầu cuối: cho phép cùng một lúc kiểm soát nhiều thiết bị đầu cuối. Máy tính trung tâm chỉ cần liên kết với một thiết bị nhƣ vậy là có thể phục vụ cho tất cả các thiết bị đầu cuối đang đƣợc gắn với thiết bị kiểm soát trên. Ðiều này đặc biệt có ý nghĩa khi thiết bị kiểm soát nằm ở cách xa máy tính vì chỉ cần sử dụng một đƣờng điện thoại là có thể phục vụ cho nhiều thiết bị đầu cuối. Hình 1.2: Mô hình trao đổi mạng của hệ thống 3270 Vào giữa những năm 1970, các thiết bị đầu cuối sử dụng những phƣơng pháp liên kết qua đƣờng cáp nằm trong một khu vực đã đƣợc ra đời. Với những ƣu điểm từ nâng cao tốc độ truyền dữ liệu và qua đó kết hợp đƣợc khả năng tính toán của các máy tính lại với nhau. Ðể thực hiện việc nâng cao khả năng tính toán với nhiều máy tính các nhà sản xuất bắt đầu xây dựng các mạng phức tạp. Vào những năm 1980 các hệ thống đƣờng truyền tốc độ cao đã đƣợc thiết lập ở Bắc Mỹ và Châu Âu và từ đó cũng xuất hiện các nhà cung cấp các dịnh vụ truyền thông với những đƣờng truyền có tốc độ cao hơn nhiều lần so với đƣờng dây điện thoại. Với những chi phí thuê bao chấp nhận đƣợc, ngƣời ta có thể sử dụng đƣợc các đƣờng truyền này để liên kết máy tính lại với nhau và bắt đầu hình thành các mạng một cách rộng khắp. Ở đây các nhà cung cấp dịch vụ đã xây dựng những đƣờng truyền dữ liệu liên kết giữa các thành phố và khu vực với nhau và sau đó cung cấp các dịch vụ truyền dữ liệu cho những ngƣời xây dựng mạng. Ngƣời xây dựng mạng lúc này sẽ không cần xây dựng lại đƣờng truyền của mình mà chỉ cần sử dụng một phần các năng lực truyền thông của các nhà cung cấp. GV: TỪ THANH TRÍ – QUẢN TRỊ MẠNG CƠ BẢN Trƣờng Trung Cấp Tây Bắc - www.truongtaybac.edu.vn Page 4 Vào năm 1974 công ty IBM đã giới thiệu một loạt các thiết bị đầu cuối đƣợc chế tạo cho lĩnh vực ngân hàng và thƣơng mại, thông qua các dây cáp mạng các thiết bị đầu cuối có thể truy cập cùng một lúc vào một máy tính dùng chung. Với việc liên kết các máy tính nằm ở trong một khu vực nhỏ nhƣ một tòa nhà hay là một khu nhà thì tiền chi phí cho các thiết bị và phần mềm là thấp. Từ đó việc nghiên cứu khả năng sử dụng chung môi trƣờng truyền thông và các tài nguyên của các máy tính nhanh chóng đƣợc đầu tƣ. Vào năm 1977, công ty Datapoint Corporation đã bắt đầu bán hệ điều hành mạng của mình là "Attached Resource Computer Network" (hay gọi tắt là Arcnet) ra thị trƣờng. Mạng Arcnet cho phép liên kết các máy tính và các trạm đầu cuối lại bằng dây cáp mạng, qua đó đã trở thành là hệ điều hành mạng cục bộ đầu tiên. Từ đó đến nay đã có rất nhiều công ty đƣa ra các sản phẩm của mình, đặc biệt khi các máy tính cá nhân đƣợc sử dụng một cánh rộng rãi. Khi số lƣợng máy vi tính trong một văn phòng hay cơ quan đƣợc tăng lên nhanh chóng thì việc kết nối chúng trở nên vô cùng cần thiết và sẽ mang lại nhiều hiệu quả cho ngƣời sử dụng. Ngày nay với một lƣợng lớn về thông tin, nhu cầu xử lý thông tin ngày càng cao. Mạng máy tính hiện nay trở nên quá quen thuộc đối với chúng ta, trong mọi lĩnh vực nhƣ khoa học, quân sự, quốc phòng, thƣơng mại, dịch vụ, giáo dục... Hiện nay ở nhiều nơi mạng đã trở thành một nhu cầu không thể thiếu đƣợc. Ngƣời ta thấy đƣợc việc kết nối các máy tính thành mạng cho chúng ta những khả năng mới to lớn nhƣ: Sử dụng chung tài nguyên: Những tài nguyên của mạng (nhƣ thiết bị, chƣơng trình, dữ liệu) khi đƣợc trở thành các tài nguyên chung thì mọi thành viên của mạng đều có thể tiếp cận đƣợc mà không quan tâm tới những tài nguyên đó ở đâu. Tăng độ tin cậy của hệ thống: Ngƣời ta có thể dễ dàng bảo trì máy móc và lƣu trữ (backup) các dữ liệu chung và khi có trục trặc trong hệ thống thì chúng có thể đƣợc khôi phục nhanh chóng. Trong trƣờng hợp có trục trặc trên một trạm làm việc thì ngƣời ta cũng có thể sử dụng những trạm khác thay thế. Nâng cao chất lƣợng và hiệu quả khai thác thông tin: Khi thông tin có thể đƣợc sữ dụng chung thì nó mang lại cho ngƣời sử dụng khả năng tổ chức lại các công việc với những thay đổi về chất nhƣ: Ðáp ứng những nhu cầu của hệ thống ứng dụng kinh doanh hiện đại. Cung cấp sự thống nhất giữa các dữ liệu. Tăng cƣờng năng lực xử lý nhờ kết hợp các bộ phận phân tán. GV: TỪ THANH TRÍ – QUẢN TRỊ MẠNG CƠ BẢN Trƣờng Trung Cấp Tây Bắc - www.truongtaybac.edu.vn Page 5 Tăng cƣờng truy nhập tới các dịch vụ mạng khác nhau đang đƣợc cung cấp trên thế giới. Với nhu cầu đòi hỏi ngày càng cao của xã hội nên vấn đề kỹ thuật trong mạng là mối quan tâm hàng đầu của các nhà tin học. Ví dụ nhƣ làm thế nào để truy xuất thông tin một cách nhanh chóng và tối ƣu nhất, trong khi việc xử lý thông tin trên mạng quá nhiều đôi khi có thể làm tắc nghẽn trên mạng và gây ra mất thông tin một cách đáng tiếc. Hiện nay việc làm sao có đƣợc một hệ thống mạng chạy thật tốt, thật an toàn với lợi ích kinh tế cao đang rất đƣợc quan tâm. Một vấn đề đặt ra có rất nhiều giải pháp về công nghệ, một giải pháp có rất nhiều yếu tố cấu thành, trong mỗi yếu tố có nhiều cách lựa chọn. Nhƣ vậy để đƣa ra một giải pháp hoàn chỉnh, phù hợp thì phải trải qua một quá trình chọn lọc dựa trên những ƣu điểm của từng yếu tố, từng chi tiết rất nhỏ. Ðể giải quyết một vấn đề phải dựa trên những yêu cầu đặt ra và dựa trên công nghệ để giải quyết. Nhƣng công nghệ cao nhất chƣa chắc là công nghệ tốt nhất, mà công nghệ tốt nhất là công nghệ phù hợp nhất. GV: TỪ THANH TRÍ – QUẢN TRỊ MẠNG CƠ BẢN Trƣờng Trung Cấp Tây Bắc - www.truongtaybac.edu.vn Page 6 CHƢƠNG II Những khái niệm cơ bản của mạng máy tính Với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, hiện nay các mạng máy tính đã phát triển một cách nhanh chóng và đa dạng cả về quy mô, hệ điều hành và ứng dụng. Do vậy việc nghiên cứu chúng ngày càng trở nên phức tạp. Tuy nhiên các mạng máy tính cũng có cùng các điểm chung thông qua đó chúng ta có thể đánh giá và phân loại chúng. I. Định nghĩa mạng máy tính Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính được nối với nhau bởi đường truyền theo một cấu trúc nào đó và thông qua đó các máy tính trao đổi thông tin qua lại cho nhau. Đƣờng truyền là hệ thống các thiết bị truyền dẫn có dây hay không dây dùng để chuyển các tín hiệu điện tử từ máy tính này đến máy tính khác. Các tín hiệu điện tử đó biểu thị các giá trị dữ liệu dƣới dạng các xung nhị phân (on - off). Tất cả các tín hiệu đƣợc truyền giữa các máy tính đều thuộc một dạng sóng điện từ. Tùy theo tần số của sóng điện từ có thể dùng các đƣờng truyền vật lý khác nhau để truyền các tín hiệu. Ở đây đƣờng truyền đƣợc kết nối có thể là dây cáp đồng trục, cáp xoắn, cáp quang, dây điện thoại, sóng vô tuyến ... Các đƣờng truyền dữ liệu tạo nên cấu trúc của mạng. Hai khái niệm đƣờng truyền và cấu trúc là những đặc trƣng cơ bản của mạng máy tính. Hình 2.1: Một mô hình liên kết các máy tính trong mạng GV: TỪ THANH TRÍ – QUẢN TRỊ MẠNG CƠ BẢN Trƣờng Trung Cấp Tây Bắc - www.truongtaybac.edu.vn Page 7 Với sự trao đổi qua lại giữa máy tính này với máy tính khác đã phân biệt mạng máy tính với các hệ thống thu phát một chiều nhƣ truyền hình, phát thông tin từ vệ tinh xuống các trạm thu thụ động... vì tại đây chỉ có thông tin một chiều từ nơi phát đến nơi thu mà không quan tâm đến có bao nhiêu nơi thu, có thu tốt hay không. Đặc trƣng cơ bản của đƣờng truyền vật lý là giải thông. Giải thông của một đƣờng chuyền chính là độ đo phạm vi tần số mà nó có thể đáp ứng đƣợc. Tốc độ truyền dữ liệu trên đƣờng truyền còn đƣợc gọi là thông lƣợng của đƣờng truyền - thƣờng đƣợc tính bằng số lƣợng bit đƣợc truyền đi trong một giây (Bps). Thông lƣợng còn đƣợc đo bằng đơn vị khác là Baud (lấy từ tên nhà bác học - Emile Baudot). Baud biểu thị số lƣợng thay đổi tín hiệu trong một giây. Ở đây Baud và Bps không phải bao giờ cũng đồng nhất. Ví dụ: nếu trên đƣờng dây có 8 mức tín hiệu khác nhau thì mỗi mức tín hiệu tƣơng ứng với 3 bit hay là 1 Baud tƣơng ứng với 3 bit. Chỉ khi có 2 mức tín hiệu trong đó mỗi mức tín hiệu tƣơng ứng với 1 bit thì 1 Baud mới tƣơng ứng với 1 bit. II. Phân loại mạng máy tính Do hiện nay mạng máy tính đƣợc phát triển khắp nơi với những ứng dụng ngày càng đa dạng cho nên việc phân loại mạng máy tính là một việc rất phức tạp. Ngƣời ta có thể chia các mạng máy tính theo khoảng cách địa lý ra làm hai loại: Mạng diện rộng và Mạng cục bộ. Mạng cục bộ (Local Area Networks - LAN) là mạng đƣợc thiết lập để liên kết các máy tính trong một khu vực nhƣ trong một toà nhà, một khu nhà. Mạng diện rộng (Wide Area Networks - WAN) là mạng đƣợc thiết lập để liên kết các máy tính của hai hay nhiều khu vực khác nhau nhƣ giữa các thành phố hay các tỉnh. Sự phân biệt trên chỉ có tính chất ƣớc lệ, các phân biệt trên càng trở nên khó xác định với việc phát triển của khoa học và kỹ thuật cũng nhƣ các phƣơng tiện truyền dẫn. Tuy nhiên với sự phân biệt trên phƣơng diện địa lý đã đƣa tới việc phân biệt trong nhiều đặc tính khác nhau của hai loại mạng trên, việc nghiên cứu các phân biệt đó cho ta hiểu rõ hơn về các loại mạng. III. Sự phân biệt giữa mạng cục bộ và mạng diện rộng Mạng cục bộ và mạng diện rộng có thể đƣợc phân biệt bởi: địa phƣơng hoạt động, tốc độ đƣờng truyền và tỷ lệ lỗi trên đƣờng truyền, chủ quản của mạng, đƣờng đi của thông tin trên mạng, dạng chuyển giao thông tin. Địa phương hoạt động: Liên quan đến khu vực địa lý thì mạng cục bộ sẽ là mạng liên kết các máy tính nằm ở trong một khu vực nhỏ. Khu vực có thể bao gồm một tòa nhà hay là một khu nhà... Điều đó hạn chế bởi khoảng cách đƣờng dây cáp đƣợc dùng để liên kết các máy tính của mạng cục bộ (Hạn chế đó còn là hạn chế GV: TỪ THANH TRÍ – QUẢN TRỊ MẠNG CƠ BẢN Trƣờng Trung Cấp Tây Bắc - www.truongtaybac.edu.vn Page 8 của khả năng kỹ thuật của đƣờng truyền dữ liệu). Ngƣợc lại mạng diện rộng là mạng có khả năng liên kết các máy tính trong một vùng rộng lớn nhƣ là một thành phố, một miền, một đất nƣớc, mạng diện rộng đƣợc xây dựng để nối hai hoặc nhiều khu vực địa lý riêng biệt. Tốc độ đường truyền và tỷ lệ lỗi trên đường truyền: Do các đƣờng cáp của mạng cục bộ đƣơc ... V: TỪ THANH TRÍ – QUẢN TRỊ MẠNG CƠ BẢN Trƣờng Trung Cấp Tây Bắc - www.truongtaybac.edu.vn Page 65 CHƢƠNG VIII Các dịch vụ của mạng diện rộng (WAN) Hiện nay trên thế giới có nhiều dịch vụ dành cho việc chuyển thông tin từ khu vực này sang khu vực khác nhằm liên kết các mạng LAN của các khu vực khác nhau lại. Để có đƣợc những liên kết nhƣ vậy ngƣời ta thƣờng sử dụng các dịch vụ của các mạng diện rộng. Hiện nay trong khi giao thức truyền thông cơ bản của LAN là Ethernet, Token Ring thì giao thức dùng để tƣơng nối các LAN thông thƣờng dựa trên chuẩn TCP/IP. Ngày nay khi các dạng kết nối có xu hƣớng ngày càng đa dạng và phân tán cho nên các mạng WAN đang thiên về truyền theo đơn vị tập tin thay vì truyền một lần xử lý. Có nhiều cách phân loại mạng diện rộng, ở đây nếu phân loại theo phƣơng pháp truyền thông tin thì có thể chia thành 3 loại mạng nhƣ sau: Mạng chuyển mạch (Circuit Swiching Network) Mạng thuê bao (Leased lines Network) Mạng chuyển gói tin (Packet Switching Network) I. Mạng chuyển mạch (Circuit Swiching Network) Để thực hiện đƣợc việc liên kết giữa hai điểm nút, một đƣờng nối giữa điểm nút này và điêm nút kia đƣợc thiết lập trong mạng thể hiện dƣới dạng cuộc gọi thông qua các thiết bị chuyển mạch. GV: TỪ THANH TRÍ – QUẢN TRỊ MẠNG CƠ BẢN Trƣờng Trung Cấp Tây Bắc - www.truongtaybac.edu.vn Page 66 Hình 8.1: Mô hình mạng chuyển mạch Một ví dụ của mạng chuyển mạch là hoạt động của mạng điện thoại, các thuê bao khi biết số của nhau có thể gọi cho nhau và có một đƣờng nối vật lý tạm thời đƣợc thiết lập giữa hai thuê bao. Với mô hình này mọi đƣờng đều có thể một đƣờng bất kỳ khác, thông qua những đƣờng nối và các thiết bị chuyên dùng ngƣời ta có thể liên kết một đƣờng tạm thời từ nơi gửi tới nơi nhận một đƣờng nối vật lý, đƣờng nối trên duy trì trong suốt phiên làm việc và chỉ giải phóng sau khi phiên làm việc kết thúc. Để thực hiện một phiên làm việc cần có các thủ tục đầy đủ cho việc thiết lập liên kết trong đó có việc thông báo cho mạng biết địa chỉ của nút nhận. Hiện nay có 2 loại mạng chuyển mạch là chuyển mạch tƣơng tự (analog) và chuyển mạch số (digital) Chuyển mạch tương tự (Analog): Việc chuyển dữ liệu qua mạng chuyển mạch tƣơng tự đƣợc thực hiện qua mạng điện thoại. Các trạm sử dụng một thiết bị có tên là modem, thiết bị này sẽ chuyền các tín hiệu số từ máy tính sao tín hiệu tuần tự có trể truyền đi trên mạng điện thoại và ngƣợc lại. GV: TỪ THANH TRÍ – QUẢN TRỊ MẠNG CƠ BẢN Trƣờng Trung Cấp Tây Bắc - www.truongtaybac.edu.vn Page 67 Hình 8.2: Mô hình chuyển mạch tương tự Khi sử dụng đƣờng truyền điện thoại để truyền số liệu thì các chuẩn của modem và các tính chất của nó sẽ quyết định tốc độ của đƣờng truyền. Cùng với các kỹ thuật chuyển đổi tín hiệu các tính năng mới nhƣ nén tín hiệu cho phép nâng tốc độ truyền dữ liệu lên rất cao. Loại Tốc độ (bps)ä Loại nén Tốc độ thực tế (bps) Bell 212A 1200 CCITT V22 1200 CCITT V22 bis 2400 MNP Class 5 2400 - 3600 CCITT V32 9600 MNP Class 5, V42 bis 9600 - 19200 CCITT V32 bis 14400 MNP Class 5, V42 bis 14400 - 33600 Hình 8.3: Bảng kỹ thuật modem Các kỹ thuật nén thƣờng dùng là MNP Class 5 và V42 bis, MNP Class 5 cho phép nén với tỷ lệ 1.5:1 và V42 bis nén với tỷ lệ 2:1. Tuy nhiên trên thực tế tỷ lệ nén có thể thay đổi dựa vào dạng dữ liệu đƣợc truyền. Chuyển mạch số (Digital): Đƣờng truyền chuyển mạch số lần đầu tiên đƣợc AT&T thiệu vào cuối 1980 khi AT&T giới thiệu mạng chuyển mạch số Acnet với đƣờng truyền 56 kbs. Việc sử dụng đƣờng chuyển mạch số cũng đòi hỏi sử dụng thiết bị phục vụ truyền dữ liệu số (Data Service Unit - DSU) vào vị trí modem trong chuyển mạch tƣơng tự. Thiết bị phục vụ truyền dữ liệu số có nhiệm vụ chuyển các tín hiệu số đơn chiều (unipolar) từ máy tính ra thành tín hiệu số hai chiều (bipolar) để truyền trên đƣờng truyền. GV: TỪ THANH TRÍ – QUẢN TRỊ MẠNG CƠ BẢN Trƣờng Trung Cấp Tây Bắc - www.truongtaybac.edu.vn Page 68 Hình 8.3: Mô hình chuyển mạch số Mạng chuyển mạch số cho phép ngƣời sử dụng nâng cao tốc độ truyền (ở đây do khác biệt giữa kỹ thuật truyền số và kỹ thuật truyền tƣơng tự nên hiệu năng của truyền mạch số cao hơn nhiều so với truyền tƣơng tự cho dù cùng tốc độ), độ an toàn. Vào năm 1991 AT&T giới thiệu mạng chuyển mạch số có tốc độ 384 Kbps. Ngƣời ta có thể dùng mạng chuyển mạch số để tạo các liên kết giữa các mạng LAN và làm các đƣờng truyền dự phòng. II. Mạng thuê bao (Leased line Network) Với kỹ thuật chuyển mạch giữa các nút của mạng (tƣơng tự hoặc số) có một số lƣợng lớn đƣờng dây truyền dữ liệu, với mỗi đƣờng dây trong một thời điểm chỉ có nhiều nhất một phiên giao dịch, khi số lƣợng các trạm sử dụng tăng cao ngƣời ta nhận thấy việc sử dụng mạng chuyển mạch trở nên không kinh tế. Để giảm bớt số lƣợng các đƣờng dây kết nối giữa các nút mạng ngƣời ta đƣa ra một kỹ thuật gọi là ghép kênh. Hình 8.4: Mô hình ghép kênh Mô hình đó đƣợc mô tả nhƣ sau: tại một nút ngƣời ta tập hợp các tín hiệu trên của nhiều ngƣời sử dụng ghép lại để truyền trên một kênh nối duy nhất đến các nút khác, tại nút cuối ngƣời ta phân kênh ghép ra thành các kênh riêng biệt và truyền tới các ngƣời nhận. Có hai phƣơng thức ghép kênh chính là ghép kênh theo tần số và ghép kênh theo thời gian, hai phƣơng thức này tƣơng ứng với mạng thuê bao tuần tự và mạng thuê bao kỹ thuật số. trong thời gian hiện nay mạng thuê bao kỹ thuật số sử dụng kỹ thuật ghép kênh theo thời gian với đƣờng truyền T đang đƣợc sử dụng ngày một rộng rãi và dần dần thay thế mạng thuê bao tuần tự. 1. Phƣơng thức ghép kênh theo tần số Để sử dụng phƣơng thức ghép kênh theo tần số giữa các nút của mạng đƣợc liên kết bởi đƣờng truyền băng tần rộng. Băng tần này đƣợc chia thành nhiều kênh con đƣợc GV: TỪ THANH TRÍ – QUẢN TRỊ MẠNG CƠ BẢN Trƣờng Trung Cấp Tây Bắc - www.truongtaybac.edu.vn Page 69 phân biệt bởi tần số khác nhau. Khi truyền dử liệu, mỗi kênh truyền từ ngƣời sử dụng đến nút sẽ đƣợc chuyển thành một kênh con với tần số xác định và đƣợc truyền thông qua bộ ghép kênh đến nút cuối và tại đây nó đƣợc tách ra thành kênh riêng biệt để truyền tới ngƣời nhận. Theo các chuẩn của CCITT có các phƣơng thức ghép kênh cho phép ghép 12, 60, 300 kênh đơn. Ngƣời ta có thể dùng đƣờng thuê bao tuần tự (Analog) nối giữa máy của ngƣời sử dụng tới nút mạng thuê bao gần nhất. Khi máy của ngƣời sử dụng gửi dữ liệu thì kênh dữ liệu đƣợc ghép với các kênh khác và truyền trên đƣòng truyền tới nút đích và đƣợc phân ra thành kênh riêng biệt trƣớc khi gửi tới máy của ngƣời sử dụng. Đƣờng nối giữa máy trạm của ngƣời sử dụng tới nút mạng thuê bao cũng giống nhƣ mạng chuyển mạch tuần tự sử dụng đƣờng dây điện thoại với các kỹ thuật chuyển đổi tín hiệu nhƣ V22, V22 bis, V32, V32 bis, các kỹ thuật nén V42 bis, MNP class 5. 2.Phƣơng thức ghép kênh theo thời gian: Khác với phƣơng thức ghép kênh theo tần số, phƣơng thức ghép kênh theo thời gian chia một chu kỳ thời gian hoạt động của đƣờng truyền trục thành nhiều khoảng nhỏ và mỗi kênh tuyền dữ liệu đƣợc một khoảng. Sau khi ghép kênh lại thành một kênh chung dữ liệu đƣợc truyền đi tƣơng tự nhƣ phƣơng thức ghép kênh theo tần số. Ngƣời ta dùng đƣờng thuê bao là đƣờng truyền kỹ thuật số nối giữa máy của ngƣời sử dụng tới nút mạng thuê bao gần nhất. Hiện nay ngƣời ta có các đƣờng truyền thuê bao nhƣ sau : Đƣờng T1 với tốc độ 1.544 Mbps nó bao gồm 24 kênh vớp tốc độ 64 kbps và 8000 bits điều khiển trong 1 giây. III. Mạng chuyển gói tin (Packet Switching NetWork) Mạng chuyển mạch gói hoạt động theo nguyên tắc sau : Khi một trạm trên mạng cần gửi dữ liệu nó cần phải đóng dữ liệu thành từng gói tin, các gói tin đó đƣợc đi trên mạng từ nút này tới nút khác tới khi đến đƣợc đích. Do việc sử dụng kỹ thuật trên nên khi một trạm không gửi tin thì mọi tài nguyên của mạng sẽ dành cho các trạm khác, do vậy mạng tiết kiệm đƣợc các tài nguyên và có thể sử dụng chúng một cách tốt nhất. Ngƣời ta chia các phƣơng thức chuyển mạch gói ra làm 2 phƣơng thức: Phƣơng thức chuyển mạch gói theo sơ đồ rời rạc. Phƣơng thức chuyển mạch gói theo đƣờng đi xác định. Với phƣơng thức chuyển mạch gói theo sơ đồ rời rạc các gói tin đƣợc chuyển đi trên mạng một cách độc lập, mỗi gói tin đều có mang địa chỉ nơ i gửi và nơi nhận. Mổi nút trong mạng khi tiếp nhận gói tin sẽ quyết định xenm đƣờng đi của gói tin GV: TỪ THANH TRÍ – QUẢN TRỊ MẠNG CƠ BẢN Trƣờng Trung Cấp Tây Bắc - www.truongtaybac.edu.vn Page 70 phụ thuộc vào thuật toán tìm đƣờng tại nút và những thông tin về mạng mà nút đó có. Việc truyền theo phƣơng thức này cho ta sự mềm dẻo nhất định do đƣờng đi với mỗi gói tin trở nên mềm dẻo tuy nhiên điều này yêu cầu một số lƣợng tính toán rất lớn tại mỗi nút nên hiện nay phần lớn các mạng chuyển sang dùng phƣơng chuyển mạch gói theo đƣờng đi xác định. Hình 8.5: Ví dụ phương thức sơ đồ rời rạc. Phƣơng thức chuyển mạch gói theo đƣờng đi xác định: Trƣớc khi truyền dữ liệu một đƣòng đi (hay còn gọi là đƣờng đi ảo) đƣợc thiết lập giữa trạm gửi và trạm nhận thông qua các nút của mạng. Đƣờng đi trên mang số hiệu phân biệt với các đƣờng đi khác, sau đó các gói tin đƣợc gửi đi theo đƣờng đã thiết lập để tới đích, các gói tin mang số hiệu củ đƣờng ảo để có thể đƣợc nhận biết khi qua các nút. Điều này khiến cho việc tính toán đƣờng đi cho phiên liên lạc chỉ cần thực hiện một lần. Hình 8.6: Ví dụ phương thức đường đi xác định 1. Mạng X25 Đƣợc CCITT công bố lần đầu tiên vào 1970 lúc lĩnh vực viễn thông lần đầu tiên tham gia vào thế giới truyền dữ liệu với các đặc tính: GV: TỪ THANH TRÍ – QUẢN TRỊ MẠNG CƠ BẢN Trƣờng Trung Cấp Tây Bắc - www.truongtaybac.edu.vn Page 71 X25 cung cấp quy trình kiểm soát luồng giữa các đầu cuối đem lại chất lƣơng đƣờng truyền cao cho dù chất lƣơng đƣơng dây truyền không cao. X25 đƣợc thiết kế cho cả truyền thông chuyển mạch lẫn truyền thông kiểu điễm nối điểm. Đƣợc quan tâm và tham gia nhanh chóng trên toàn cầu. Trong X25 có chức năng dồn kênh (multiplexing) đối với liên kết logic (virtual circuits) chỉ làm nhiệm vụ kiểm soát lỗi cho các frame đi qua. Điều này làm tăng độ phức tạp trong việc phối hợp các thủ tục giữa hai tầng kề nhau, dẫn đến thông lƣợng bị hạn chế do tổng phí xử lý mỗi gói tin tăng lên. X25 kiểm tra lỗi tại mỗi nút trƣớc khi truyền tiếp, điều này làm cho đƣờng truyền chó chất lƣợng rất cao gần nhƣ phi lỗi. Tuy nhiên do vậy khối lƣợng tích toán tại mỗi nút khá lớn, đối với những đƣờng truyền của những năm 1970 thì điều đó là cần thiết nhƣng hiện nay khi kỹ thuật truyền dẫn đã đạt đƣợc những tiến bộ rất cao thì việc đó trở nên lãng phí 2. Mạng Frame Relay Mỗi gói tin trong mạng gọi là Frame, do vậy mạng gọi là Frame relay. Đặc điểm khác biệt giữa mạng Frame Relay và mạng X25 mạng Frame Relay là chỉ kiểm tra lỗi tại hai trạm gửi và trạm nhận còn trong quá trình chuyển vận qua các nút trung gian gói tin sẽ không đƣợc kiểm lỗi nữa. Do vậy thời gian xử lý trên mỗi nút nhanh hơn, tuy nhiên khi có lỗi thì gói tin phải đƣợc phát lại từ trạm đầu. Với độ an toàn cao của đƣờng truyền hiện nay thì chi phí việc phát lại đó chỉ chiếm một tỷ lệ nhỏ nếu so với khối lƣợng tính toán đƣợc giảm đi tại các nút nên mạng Frame Relay tiết kiệm đƣợc tài nguyên của mạng hơn so với mạng X25. Frame relay không chỉ là một kỹ thuật mà còn là thể hiện một phƣơng pháp tổ chức mới. Với nguyên lý là truyền mạch gói nhƣng các thao tác kiểm soát giữa các đầu cuối giảm đáng kể Kỹ thuật Frame Relay cho phép thông luợng tối đa đạt tới 2Mbps và hiện nay nó đang cung cấp các giải pháp để tƣơng nối các mạng cục bộ LAN trong một kiến trúc xƣơng sống tạo nên môi trƣờng cho ứng dụng multimedia. 3. Mạng ATM (Cell relay) Hiện nay kỹ thuật Cell Relay dựa trên phƣơng thức truyền thông không đồng bộ (ATM) có thể cho phép thông lƣơng hàng trăm Mbps. Đơn vị dữ liệu dùng trong ATM đƣợc gọi là tế bào (cell). các tế bào trong ATM có độ dài cố định là 53 bytes, trong đó 5 bytes dành cho phần chứa thông tin điều khiển (cell header) và 48 bytes chứa dữ liệu của tầng trên. Trong kỹ thuật ATM, các tế bào chứa các kiểu dữ liệu khác nhau đƣợc ghép kênh tới một đƣờng dẫn chung đƣợc gọi là đƣờng dẫn ảo (virtual path). Trong đƣờng dẫn ảo đó có thể gồm nhiều kênh ảo (virtual chanell) khác nhau, mỗi kênh ảo đƣợc sử dụng bởi một ứng dung nào đó tại một thời điểm. GV: TỪ THANH TRÍ – QUẢN TRỊ MẠNG CƠ BẢN Trƣờng Trung Cấp Tây Bắc - www.truongtaybac.edu.vn Page 72 ATM đã kết hợp những đặc tính tốt nhất của dạng chuyển mạch liên tục và dạng chuyển mạch gói, nó có thể kết hợp dải thông linh hoạt và khả năng chuyển tiếp cao tốc và có khả năng quản lý đồng thời dữ liệu số, tiếng nói, hình ành và multimedia tƣơng tác. Mục tiêu của kỹ thuật ATM là nhằm cung cấp một mạng dồn kênh, và chuyển mạch tốc độ cao, độ trễ nhỏ dáp ứng cho các dạng truyền thông đa phƣơng tiện (multimecdia) Chuyển mạch cell cần thiết cho việc cung cấp các kết nối đòi hỏi băng thông cao, tình trạng tắt nghẽn thấp, hổ trợ cho lớp dịch vụ tích hợp lƣu thông dữ liệu âm thanh hình ảnh. Đặc tính tốc độ cao là đặc tính nổi bật nhất của ATM. ATM sử dụng cơ cấu chuyển mạch đặc biệt: ma trận nhị phân các thành tố chuyển mạch (a matrix of binary switching elements) để vận hành lƣu thông. Khả năng vô hƣớng (scalability) là một đặc tính của cơ cấu chuyển mạch ATM. Đặc tính này tƣơng phản trực tiếp với những gì diễn ra khi các trạm cuối đƣợc thêm vào một thiết bị liên mạng nhƣ router. Các router có năng suất tổng cố định đƣợc chia cho các trạm cuối có kết nối với chúng. Khi số lƣợng trạm cuối gia tăng, năng suất của router tƣơng thích cho trạm cuối thu nhỏ lại. Khi cơ cấu ATM mở rộng, mỗi thiết bị thu trạm cuối, bằng con đƣờng của chính nó đi qua bộ chuyển mạch bằng cách cho mỗi trạm cuối băng thông chỉ định. Băng thông rộng đƣợc chỉ định của ATM với đặc tính có thể xác nhận khiến nó trở thành một kỹ thuật tuyệt hảo dùng cho bất kỳ nơi nào trong mạng cục bộ của doanh nghiệp. Nhƣ tên gọi của nó chỉ rõ, kỹ thuật ATM sử dụng phƣơng pháp truyền không đồng bộ (asynchronouns) các tề bào từ nguồn tới đích của chúng. Trong khi đó, ở tầng vật lý ngƣời ta có thể sử dụng các kỹ thuật truyền thông đồng bộ nhƣ SDH (hoặc SONET). Nhận thức đƣợc vị trí chƣa thể thay thế đƣợc (ít nhất cho đến những năm đầu của thế kỷ 21) của kỹ thuật ATM, hầu hết các hãng khổng lồ về máy tính và truyền thông nhƣ IBM, ATT, Digital, Hewlett - Packard, Cisco Systems, Cabletron, Bay Network,... đều đang quan tâm đặc biệt đến dòng sản phẩm hƣớng đến ATM của mình để tung ra thị trƣờng. Có thể kể ra đây một số sản phẩm đó nhƣ DEC 900 Multiwitch, IBM 8250 hub, Cisco 7000 rounter, Cablectron, ATM module for MMAC hub. Nhìn chung thị trƣờng ATM sôi động do nhu cầu thực sự của các ứng dụng đa phƣơng tiện. Sự nhập cuộc ngày một đông của các hãng sản xuất đã làm giảm đáng kể giá bán của các sản phẩm loại này, từ đó càng mở rộng thêm thị trƣờng. Ngay ở Việt Nam, các dự án lớn về mạng tin học đều đã đƣợc thiết kế với hạ tầng chấp nhận đƣợc với công nghệ ATM trong tƣơng lai.
File đính kèm:
- giao_trinh_quan_tri_mang_tu_thanh_tri.pdf