b¶ng C¸c tõ viÕt t¾t
Tõ viÕt t¾t ThuËt ng÷ TiÕng Anh
DTE
Data Terminal Equipment
DCE
Data Circus Equipment
ISP
Internet Service Provider
ARP
Address Resolution Protocol
FIN
Finish
SYN
Synchronization
MAN
Metropolitan Area Network
WAN
Wide Area Network
LAN
Local Arca Network
IP
Internet Protocol
1
Lời nói đầu
Mặc dù rất nhiều giao thức đợc đa ra nhằm áp dụng cho internet, nhng chỉ
một bộ giao thức nổi bật đợc sử dụng rộng rãi nhất cho liên mạng. Bộ giao thức đó
là bộ giao thức internet TCP/IP (the TCP/IP Internet Protocols); nhiều chuyên gia
gọi nó đơn giản là TCP/IP.
TCP/IP là bộ giao thức đầu tiên đợc phát triển để sử dụng cho internet.TCP/IP
bắt đầu đợc nghiên cứu vào những năm 1970, xấp xỉ thời gian với mạng cục bộ đ-
ợc phát triển. Quân đội Mỹ đã đầu t rất nhiều công sức vào việc nghiên cứu bộ
- Thông tin phải đợc truyền nhanh chóng, kịp thời, chính xác.
- Các máy tính trong một mạng phải nhận biết đợc nhau.
- Cách đặt tên trong mạng, cũng nh cách thức xác định đờng truyền trên
mạng phải tuân theo một chuẩn nhất định.
1.1.1 Phân loại mạng máy tính.
Ngời ta phân loại mạng khác nhau dựa trên các yếu tố sau.
Nguyên tắc phân chia tài nguyên trên mạng, khoảng cách về địa lý, kỹ thuật
chuyển mạch.
Nhìn chung tất cả các mạng máy tính đều có thành phần chức năng và đặc
tính nhất định đó là.
- Máy phục vụ (Server) cung cấp tài nguyên cho ngời sử dụng mạng.
- Máy khách (Client) truy cập tài nguyên dùng chung do máy phục vụ cung
cấp.
4
- Phơng tiện truyền dẫn.
- Dữ liệu dùng chung.
- Máy in và các thiết bị dùng chung khác.
Bất chấp những điểm tơng đồng trên căn cứ vào nguyên tắc phân chia tài
nguyên mạng máy tính đợc chia thành hai mạng rõ rệt- mạng ngang hàng (pear
to - pear) và mạng dựa trên máy phục vụ.
1. Mạng ngang hàng.
ở mạng này mỗi máy tính có thể kiêm các vai trò máy phục vụ và máy
khách. Mạng ngang hàng cho phép các nhóm nhỏ ngời dùng dễ ràng dùng chung
dữ liệu, thiết bị ngoại vi và dễ cài đặt thiết bị rẻ tiền.
2 Mạng dựa trên máy phục vụ.
Mạng này lý tởng nhất đối với các mạng dùng chung nhiều tài nguyên và dữ
liệu. Ngời quản trị mạng có nhiệm vụ giám sát hoạt động trên mạng và đảm bảo sự
duy trì an toàn trên mạng. Loại mạng này có thể có từ một máy phục vụ trở lên,
tuỳ thuộc vào lu lợng và số lợng thiết bị ngoại vi.
Ngoài ra còn có loại mạng kết hợp các đặc tính u việt của cả hai loại mạng
S1
S3
S4
S5
S6
B
DATA
DATA3
- Tiêu tốn thời gian để thiết lập kênh cố định gia hai thực thể.
- Hiệu suất sử dụng đờng truyền không cao. Kênh liên lạc bị chiếm trong
suốt quá trình liên lạc dù hai trạm có thực sự truyền dữ liệu hay không. Mạng điện
thoại là một ví dụ điển hình của mạng chuyển mạch kênh.
2 Mạng chuyển mạch thông báo.
Thông báo (Message)- là một đơn vị thông tin của ngời sử dụng, có khuôn
dạng đợc quy định trớc. Mỗi thông báo đều có chứa vùng thông tin điều khiển
trong đó chỉ định rõ đích của thông báo. Căn cứ vào thông tin mà mỗi nút trung
gian có thể chuyển thông báo tới nút kế tiếp theo đờng dẫn tới đích của nó. Mỗi
nút cần phải lu trữ tạm thời để đọc thông tin điều khiển trên thông báo để rồi sau
đó chuyển tiếp thông báo đi. Tuỳ thuộc vào điều kiện của mạng, các thông báo
khác nhau có thể gửi đi bằng các con đờng khác nhau. Hình 1.2 Mạng chuyển mạch thông báo
Mạng chuyển mạch thông báo thích hợp với dịch vụ th điện tử (Electronic
Mail) hơn là áp dụng có tính thời gian thực, vì tồn tại độ trễ nhất định do lu trữ và
xử lý thông tin điều khiển tại mỗi nút.
Phơng pháp chuyển mạch thông báo có những u điểm sau:
7
A
S2
s3
s6
b
a
1 2
3
4
4
1
4
2
1
1
2
2
4
3
3
4
2
3
1
2 3 4
Mạng chuyển mạch gói
Vấn đề khó khăn nhất của mạng loại này là việc tập hợp các gói tin để tạo lại
thông báo ban đầu của ngời sử dụng, đặc biệt biệt trong trờng hợp các gói tin
truyền theo nhiều đờng khác nhau.
1.2.Cấu hình mạng
1.2.1. Cấu hình điểm - điểm.
Kiểu cấu trúc điểm - điểm trong đó có các đờng truyền nối từng cặp nút với
kiểu quảng bá
cung cấp phát động (cấp đờng truyền theo yêu cầu) của kênh truyền cho các nút,
các phơng pháp cấp phát động có thể tập trung hay phân tán.
Theo kiểu tập trung thì chỉ có một bộ phận duy nhất (nh trọng tài BUS chẳng
hạn) có quyền xác định ai đợc cấp phát bằng cách nhận các yêu cầu và quyết định
theo một giải pháp nào đấy. Còn kiểu phân tán thì không có bộ phận tập trung. Nh
thế mỗi nút sẽ tự quyết định quyền đợc truyền hay không và ngời ta đã thiết kế đ-
ợc giải thuật để khắc phục những tình trạng hỗn loạn tiềm năng khi trong một
khoảng thời gian một số nút yêu cầu truyền.
1.2.3 Kiến trúc mạng phân tầng và mô hình OSI.
1. Kiến trúc mạng phân tầng.
Phần lớn các loại máy hiện nay đều đợc phân tích thiết kế theo quan điểm
phân tầng. Mỗi hệ thống thành phần của mạng đợc xem nh là một cấu trúc đa tầng
trong đó mỗi tầng đợc xây dựng trên tầng trớc nó, số lợng các tầng cũng nh chức
năng của mỗi tầng tuỳ thuộc vào nhà thiết kế. Tuy nhiên trong hầu hết các mạng
mục đích các tầng là để cung cấp một số dịch vụ nhất định cho tầng cao hơn .
11
Tầng N
.
.
.
Tầng i +1
Tầng i
Tầng i-1
.
.
.
Tầng 1 Tầng 1
Tầng i-1
Tầng i
Hình 1.6. Minh hoạ kiến trúc phân tầng
2. Mô hình OSI.
Để xây dựng mô hình OSI, OSI cũng xuất phát từ kiến trúc phân tầng trình
bầy ở mục trên dựa trên nguyên tắc sau đây.
- Đễ đơn giản cần hạn chế số tầng.
- Tạo tơng tác giữa các tầng sao cho các tơng tác và mô tả các dịch vụ tối
thiểu.
- Chia các tầng sao cho các chức năng khác nhau đợc tách biệt với nhau, và
các tầng ứng dụng các loại công nghệ khác nhau cũng đợc khác biệt.
- Chọn danh giới các tầng theo kinh nghiệm đã đợc chứng tỏ là thành công.
- Các chức năng đợc định vị sao cho có thể thiết kế lại tầng mà ảnh hởng ít
nhất tới các tầng kế nó.
- Tạo danh giới các tầng sao cho có thể chuẩn hoá giao diện tơng ứng.
- Tạo một tầng dữ liệu đợc xử lý một cách khác biệt.
- Cho phép thay đổi chức năng hoặc giao thức trong một tầng không làm ảnh
hởng đến tầng khác.
- Mỗi tầng chỉ có các ranh giới với các tầng kế trên hoặc dới nó, các nguyên
tắc tơng tự khi chia các tầng con.
- Có thể chia một tầng thành các tầng con khi cần thiết.
- Tạo các tầng con để cho phép giao diện với các tầng kế cận.
- Cho phép huỷ bỏ các tầng con khi không cần thiết.
12
Hình 1.7 Mô hình OSI bảy tầng
Tầng vật lý.
Tầng này có chức năng thực hiện việc kết nối các thành phần của mạng bằng
liên kết vật lý, nhằm đảm bảo cho việc truy nhập đờng truyền và các chuỗi bit
không cấu trúc nên các đờng truyền vật lý. Cung cấp các phơng tiện điện, cơ, chức
năng, thủ tục để kích hoạt, duy trì và đình chỉ liên kết vật lý giữa các hệ thống.
Tầng liên kết dữ liệu.
Nhiệm vụ của tầng này bao gồm.
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
Tầng mạng.
Tầng mạng cung cấp các phơng tiện để truyền các đơn vị dữ liệu qua mạng,
thậm chí qua một mạng của các mạng. Bởi vậy nó cần phải đáp ứng nhiều kiểu
mạng và nhiều kiểu dịch vụ cung cấp bởi mạng khác nhau. Hai chức năng thông
tầng mạng là chọn đờng và chuyển tiếp dữ liệu.
Tầng giao vận.
Tầng này là tầng cao nhất của nhóm các tầng thấp, mục đích của nó là cung
cấp các dịch vụ truyền dữ liệu sao cho các chi tiết cụ thể truyền thông ở bên dới
trở nên trong suốt đối với các tầng cao. Nhiệm vụ của tầng giao vận rất phức tạp,
nó phải tính đến khả năng thích ứng với một phạm vi rất rộng các đặc trng của
mạng, mạng có thể là có liên kết hoặc không liên kết, có thể có tin cậy hoặc cha
đảm bảo tin cậy... Nó phải biết đợc yêu cầu và chất lợng dịch vụ của ngời sử dụng,
đồng thời biết đợc khả năng cung cấp dịch vụ của mạng bên dới.
Tầng phiên.
Tầng này là tầng thấp nhất trong nhóm các tầng cao cụ thể là điều phối việc
trao đổi dữ liệu giữa các ứng dụng bằng cách lập và giải phóng các phiên. Cung
theo một trong 3 phơng pháp sau.
- Trạm rút lui: chờ đợi trong một thời gian ngẫu nhiên nào đó rồi lại bắt đầu
nghe đờng truyền.
- Trạm tiếp tục nghe đến khi đờng truyền rỗi thì truyền dữ liệu đi với xác suất
bằng 1.
- Trạm tiếp tục nghe đến khi đờng truyền rỗi thì truyền đi với xác suất P định
trớc (0<p<1).
15
Rõ ràng là đối với phơng pháp 1 có hiệu quả trong việc tránh xung đột vì hai
trạm cần truyền khi thấy đờng truyền bận cùng rút lui và chờ đợi trong các khoảng
thời gian ngẫu nhiên khác nhau.
Nhợc điểm của nó là có thể sinh ra thời gian chết của đờng truyền sau mỗi
cuộc truyền ngợc lại. Phơng pháp hai cố gắng giảm thời gian chết bằng cách cho
phép một trạm có thể truyền ngay sau khi cuộc truyền kết thúc. Song không may
nếu lúc đó có hơn một trạm đang đợi thì khả năng xảy ra xung đột là rất cao. Ph-
ơng pháp 3 với giá trị phải lựa chọn hợp lý thì có thể tối thiểu hoá đợc khả năng
xung đột lẫn thời gian chết của đờng truyền. Xảy ra xung đột thờng là do trễ
truyền dẫn mấu chốt của vấn đề này là ở chỗ-vì các trạm chỉ nghe trớc khi nói
(mà không nghe trong khi nói) nên thực tế có xung đột nhng các trạm không hay
biết mà vẫn tiếp tục truyền dữ liệu đi, gây ra việc chiếm dụng đờng truyền một
cách vô ích.
Để có thể phát hiện xung đột CSMA/CD đã bổ xung thêm quy tắc.
- Khi một trạm đang truyền nó vẫn tiếp tục nghe đờng truyền. Nếu phát hiện
thấy xung đột đờng truyền thì nó ngng ngay việc truyền nhng vẫn tiếp tục gửi tín
hiệu sóng mang thêm một thời gian nữa để đảm bảo rằng tất cả các trạm trên
mạng đều có thể nghe đợc sự xung đột đó. Sau đó trạm chờ đợi thêm một thời gian
ngẫu nhiên nào đó rồi thử truyền lại theo quy tắc của CSMA.
- Các phơng pháp truy nhập có điều khiển chủ yếu dùng kỹ thuật chuyển thẻ
bài để cấp phát quyền truy nhập đờng truyền.
2. TOKEN BUS.
nữa do chiều quy định của vòng. Lúc đó sẽ không còn thẻ bài rỗi trên vòng nữa,
do đó tất cả các trạm muốn truyền dữ liệu phải đợi. Dữ liệu khi đến trạm đích sẽ đ-
ợc sao lại rồi lại cùng với thẻ bài đi tiếp cho đến khi quay về nguồn. Trạm nguồn
sẽ huỷ bỏ đổi bit trạng thái bận thành trạng thái rỗi và cho lu chuyển tiếp trên
vòng để các trạm khác có thễ nhận đợc quyền truyền dữ liệu.
R I N G
M a c I I
M a c I I
I B M C o m p a t i b l e
I B M C o m p a t i b l e
Hình 1.9. Token Ring
1.2.5 So sánh CSMA/CD Với các phơng pháp dùng thẻ bài.
Độ phức tạp của phơng pháp dùng thẻ bài lớn hơn nhiều so với phơng pháp
CSMA/CD. Những công việc mà một trạm phải làm trong phơng pháp CSMA/CD
đơn giản hơn nhiều so với hai phơng pháp dùng thẻ bài. Mặt khác hiệu quả của các
phơng pháp dùng thẻ bài không cao trong điều kiện tải nhẹ. Một trạm có thể phải
đợi khá lâu mới đến lợt.Tuy nhiên ,các phơng pháp dùng thẻ bài cũng có những u
điểm quan trọng. Đó là khả năng điều hoà lu thông trong mạng, hoặc bằng cách
lập chế độ u tiên cấp phát thẻ bài cho các tạm cho trớc.
18
1.3. Một số vấn đề quan trọng của mạng máy tính
1.3.1. Vấn đề kiểm soát lỗi.
Dù trong một hệ thống có độ tin cậy cao hay thấp thì lỗi truyền tin vẫn là một
vấn đề không thể tránh khỏi. Lỗi truyền tin xuất hiện bởi nhiều nguyên nhân nh
chất lợng đờng truyền dẫn, thời tiết, khí hậu, tiếng ồn, nhiễu từ các hệ thống
khác... Với các hệ thống không đòi hỏi độ tin cậy cao thì một số lỗi có thể chấp
nhận đợc. Nhng hiện nay, hầu hết các hệ thống đòi hỏi độ chính xác tuyệt đối thì
kiểm soát lỗi (Error Control) là vấn đề đợc quan tâm hàng đầu.Tìm cách định vị
và khắc phục lỗi ở mức tối đa, do đó việc kiểm tra,soát lỗi đợc các nhà thiết kế
mạng đa ra hai phơng pháp sau.
2
+ 1.x
1
+ 1.x
0
= x
8
+ x
7
+ x
4
+ x + 1.
Khi truyền một xâu bit để bên nhận có thể kiểm soát lỗi thì phải tìm một xâu
bit thích hợp để ghép vào xâu bit cần truyền đi. CRC thực hiện quá trình này nh
thế nào.
* Chọn trớc một đa thức sinh G(x) có hệ số cao nhất và thấp nhất đều bằng 1
(xâu bit tơng ứng với G(x) có bit cao nhất và thấp nhất bằng 1).
* Tập bit kiểm tra ghép vào phải thoả mãn điều kiện đa thức tơng ứng với xâu
ghép (gồm xâu gốc và checksum) phải chia hết (modulo2) cho G(x)
* Khi nhận tin, để kiểm soát lỗi, phía thu lấy đa thức tơng ứng với xâu bit
nhận đợc chia (modulo2) cho G(x). Nếu không chia hết thì có lỗi. Nếu chia hết thì
trờng hợp này cha xác định đợc.
Giải thuật tính checksum nh sau:
Ta chọn đa thức G(x) bậc n, xâu bit cần truyền tơng ứng với đa thức M(x)
bậc m.
<1> Thêm n bit 0 vào cuối xâu bit cần truyền, lúc này xâu ghép sẽ có m+n
bit tơng ứng với đa thức x
n
M(x).
<2> chia (modulo2) xâu bit tơng ứng với đa thức x
+1)
Để phát hiện lỗi kép này thì ta phải chọn G(x) sao cho x
j
và x
i-j
không chia
hết cho G(x).
+ Nếu có một số lẻ bit lỗi thì ta phải chọn G(x) có thừa số (x+1) thì có thể
phát hiện mọi lỗi.
+ Nếu có lỗi nhóm (một nhóm bit có bit đầu và bit cuối bị lỗi) thì nếu chọn
đa thức sinh bậc n thì mỗi lỗi nhóm có độ dài <= r đều đợc phát hiện đợc.
Ngày nay, có 3 đa thức sinh đợc xem nh là chuẩn quốc tế
CRT-12= x
12
+x
11
+x
3
+x
2
+x+1.
CRC-16=x
16
+x
12
+x
5
+1.
CRC-CCITT=x
16
tình trạng các PDU dồn về một mạng nào đó làm tắt nghẽn giao thông. Đồng thời
một số trạm thì lu lợng dữ liệu qua nó quá thấp, gây lãng phí.
22
Chính vì vậy mà phải có cơ chế kiếm soát luồng dữ liệu cho toàn mạng.
1. Phơng pháp thông thờng.
a.Phơng pháp giới hạn tải chung của mạng.
Nguyên lý của phơng pháp này là duy trì tổng số PDU đợc lu chuyển trong
mạng luôn luôn nhỏ hơn một giá trị ngỡng cho phép nào đó. Giá trị ngỡng này phụ
thuộc vào tài nguyên của từng mạng và quá trình hoạt động của mạng. Để làm đợc
điều đó, mỗi mạng phải tạo cho mình N vé, mỗi PDU muốn vào mạng thì phải có
vé. Vé chính là một thẻ bài hay là một vùng thông tin điều khiển gắn vào PDU.
Khi khởi tạo mạng ngời quản trị mạng sẽ căn cứ vào khả năng thực tế của mạng
mà phân chia vé cho mỗi trạm. Mỗi trạm chỉ đợc phép dùng đúng số vé mình đợc
cấp.
Tuy nhiên, mạng luôn ở trạng thái động nên cần phải có một giao thức điều
tiết vé, nghiã là các trạm thừa sẽ cung cấp vé cho các trạm thiếu.
Các vé này sẽ đợc quản lý chặt chẽ thông qua cơ chế cửa sổ, mỗi thời điểm
chỉ cho một số PDU nhất định đi qua.
Nhợc điểm
Phơng pháp này rất khó khăn trong việc xác định mức ngỡng cho phép, việc
điều tiết vé theo lu lợng của mạng sẽ làm cho phần mềm của mạng sẽ rất phức tạp.
Ngoài ra, việc trùng lặp hay mất vé cũng là một vấn đề phải đợc xử lý.
b.Phơng pháp phân tán chức năng kiểm soát cho các trạm trên mạng.
Tuỳ thuộc vào khả năng tài nguyên cục bộ của từng trạm mà các trạm tự
kiểm soát luồng dữ liệu đi qua. Để tránh đợc hiện tợng ùn tắc giao thông tại các
trạm, tài nguyên dùng để chuyển một PDU sẽ đợc cấp phát trớc. Việc cấp phát này
đợc thực hiện thông qua các liên kết lôgic giữa các thực thể truyền thông theo mô
hình OSI.
Ưu nhợc điểm.
23
+ Thời gian là một yếu tố quan trọng vì ta phải xác định trớc xác suất một hệ
thống ở trạng thái hoạt động tại thời điểm nhất định khi ta muốn hệ thống.
+ Điều kiện làm việc bao gồm các yếu tố nh vị trí địa lý của hệ thống, các
tác động của môi trờng.
Ta có thể đánh giá độ tin cậy thông qua độ kết nối. Một mạng có độ tin cậy
cao là mạng kết nối có độ d thừa về đờng truyền hoặc thiết bị. Khi có sự cố một số
đờng truyền hay một mạng nút mạng thì vẫn hoạt động bình thờng.
Hiện nay, với ứng dụng của lý thuyết xác suất, ngời ta có thể đánh giá độ tin
cậy thông qua các phép đo các thông số nh- hàm đo độ tin cậy, hàm đo độ sẵn,
thời gian trung bình gặp sự cố, thời gian trung bình để sửa và thời gian trung bình
giữa các sự cố.
2. Phơng pháp nâng cao độ tin cậy.
Ta có thể nâng cao độ tin cậy của mạng bằng cách phân tán các thiết bị điều
khiển và giảm thiểu số lợng các thiết bị mạng đang hoạt động, tạo ra độ d thừa về
đờng truyền và nút mạng. Mạng vòng là mạng hay bị sự cố thì ta vẫn có thể khắc
phục bằng hai kỹ thuật cơ bản- kỷ thuật vòng tránh sự cố và sự tuần tự khắc phục.
1.3.4. An toàn và an ninh trên mạng.
Việc kết nối mạng nhằm mục đích cho nhiều ngời sử dụng cùng chia sẻ các
tài nguyên thông tin.
Trên môi trờng phức tạp có nhiều ngời sử dụng phân tán về mặt địa lý nên
việc an toàn thông tin trên mạng là cần thiết để tránh sự xâm phạm và mất mát dữ
25
Copyright: Tài liệu đại học ©