Đồ án Quy trình quản trị mạng máy tính

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN III QUẢN TRỊ MẠNG MÁY TÍNH SVTH : DMZ BMW TP.Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 11 năm 2008 Phần 1: Tổng quan về mạng máy tính Định nghĩa Mạng Máy Tính: Mạng máy tính là một nhóm các máy tính, thiết bị ngoại vi được kết nối với nhau thông qua các phương tiện truyền dẫn như cáp, sóng điện từ, tia hồng ngoại…giúp cho các thiết bị này có thể trao đổi dữ liệu với nhau một cách dễ dàng. Tại sao cần có mạng? Ngày nay với một lượng 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 như khoa học, quân sự, quốc phòng, thương mại, dịch vụ, giáo dục... Hiện nay ở nhiều nơi mạng đã trở thành một nhu cầu không thể thiếu được. Người ta thấy được việc kết nối các máy tính thành mạng cho chúng ta những khả năng mới to lớn như: Sử dụng chung tài nguyên: Những tài nguyên của mạng (như thiết bị, chương trình, dữ liệu) khi được trở thành các tài nguyên chung thì mọi thành viên của mạng đều có thể tiếp cận được mà không quan tâm tới những tài nguyên đó ở đâu. Tăng độ tin cậy của hệ thống: Người ta có thể dễ dàng bảo trì máy móc và lưu trữ (backup) các dữ liệu chung và khi có trục trặc trong hệ thống thì chúng có thể được khôi phục nhanh chóng. Trong trường hợp có trục trặc trên một trạm làm việc thì người ta cũng có thể sử dụng những trạm khác thay thế. Nâng cao chất lượng và hiệu quả khai thác thông tin: Khi thông tin có thể được dùng chung thì nó mang lại cho người sử dụng khả năng tổ chức lại các công việc với những thay đổi về chất như: Đáp ứng những nhu cầu của hệ thống ứng dụng kinh doanh hiện đại. Cung cấp sự thống nhất giữa các dữ liệu. Tăng cường năng lực xử lý nhờ kết hợp các bộ phận phân tán. Tăng cường truy nhập tới các dịch vụ mạng khác nhau đang được cung cấp trên thế giới. Phân loại mạng máy tính: Mạng cục bộ LAN (Local Area Network): Mạng LAN là một nhóm các máy tính và các thiết bị truyền thông mạng được nối kết với nhau trong một khu vực nhỏ như một toà nhà cao ốc, khuôn viên trường đại học, khu giải trí… Các mạng LAN thường có các đặc điểm sau đây: Băng thông lớn có khả năng chạy các ứng dụng trực tuyến như xem phim, hội thảo qua mạng. Kích thước mạng bị giới hạn bởi các thiết bị. Chi phí các thiết bị mạng LAN tương đối rẻ. Quản trị đơn giản. Hình 1.1 Mạng đô thị MAN (Metropolitan Area Network): Mạng MAN gần giống như mạng LAN nhưng giới hạn của nó là một thành phố hay một quốc gia. Mạng MAN nối kết các mạng LAN lại với nhau thông qua các phương tiện truyền dẫn khác nhau (cáp quang, cáp đồng, sóng…) và các phương thức truyền thông khác nhau. Đặc điểm của mạng MAN : Băng thông mức trung bình, đủ để phục vụ các ứng dụng cấp thành phố hay quốc gia như chính phủ điện tử, thương mại điện tử, các ứng dụng của các ngân hàng… Do MAN nối kết nhiều LAN với nhau nên độ phức tạp cũng tăng đồng thời việc quản lý sẽ khó khăn hơn. Chi phí các thiết bị mạng MAN tương đối đắt tiền. Mạng diện rộng WAN (Wide Area Network): Mạng WAN bao phủ vùng địa lý rộng lớn có thể là một quốc gia, một lục địa hay toàn cầu. Mạng WAN thường là mạng của các công ty đa quốc gia hay toàn cầu điển hình là mạng Internet. Do phạm vi rộng lớn của mạng WAN nên thông thường mạng WAN là tập hợp các mạng LAN, MAN nối lại với nhau bằng các phương tiện như: vệ tinh (satellites), sóng viba (microwave), cáp quang, cáp điện thoại. Đặc điểm của mạng WAN: Băng thông thấp, dễ mất kết nối thường chỉ phù hợp với các ứng dụng online như e-mail, web, ftp… Phạm vi hoạt động rộng lớn không giới hạn. Do kết nối của nhiều LAN, MAN lại với nhau nên mạng rất phức tạp và có tính toàn cầu nên thường là các tổ chức quốc tế đứng ra qui định và quản lý. Chi phí cho các thiết bị và các công nghệ mạng WAN rất đắt tiền. Hình 1.2 Mạng Internet: Mạng Internet là trường hợp đặc biệt của mạng WAN, nó chứa các dịch vụ toàn cầu như Mail, Web, Chat, FTP và phục vụ miễn phí cho mọi người. Sự phân biệt giữa mạng cục bộ và mạng diện rộng: Mạng cục bộ và mạng diện rộng có thể được phân biệt bởi: địa phương hoạt động, tốc độ đường truyền và tỷ lệ lỗi trên đường truyền, chủ quản của mạng, đường 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 đường dây cáp được dùng để liên kết các máy tính của mạng cục bộ (hạn chế đó còn là hạn chế của khả năng kỹ thuật của đường truyền dữ liệu). Ngược lại mạng diện rộng là mạng có khả năng liên kết các máy tính trong một vùng rộng lớn như là một thành phố, một miền, một đất nước, mạng diện rộng được 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 đường cáp của mạng cục bộ được xây dựng trong một khu vực nhỏ cho nên nó ít bị ảnh hưởng bởi tác động của thiên nhiên (như là sấm chớp, ánh sáng...). Điều đó cho phép mạng cục bộ có thể truyền dữ liệu với tốc độ cao mà chỉ chịu một tỷ lệ lỗi nhỏ. Ngược lại với mạng diện rộng do phải truyền ở những khoảng cách khá xa với những đường truyền dẫn dài có khi lên tới hàng ngàn km. Do vậy mạng diện rộng không thể truyền với tốc độ quá cao vì khi đó tỷ lệ lỗi sẽ trở nên khó chấp nhận được. Mạng cục bộ thường có tốc độ truyền dữ liệu từ 4 đến 16 Mbps và đạt tới 100 Mbps nếu dùng cáp quang. Còn phần lớn các mạng diện rộng cung cấp đường truyền có tốc độ thấp hơn nhiều như T1 với 1.544 Mbps hay E1 với 2.048 Mbps. (Ở đây bps (Bit Per Second) là một đơn vị trong truyền thông tương đương với 1 bit được truyền trong một giây, ví dụ như tốc độ đường truyền là 1 Mbps tức là có thể truyền tối đa 1 Megabit trong 1 giây trên đường truyền đó). Thông thường trong mạng cục bộ tỷ lệ lỗi trong truyền dữ liệu vào khoảng 1/107- 108 còn trong mạng diện rộng thì tỷ lệ đó vào khoảng 1/106 - 107 Chủ quản và điều hành của mạng: Do sự phức tạp trong việc xây dựng, quản lý, duy trì các đường truyền dẫn nên khi xây dựng mạng diện rộng người ta thường sử dụng các đường truyền được thuê từ các công ty viễn thông hay các nhà cung cấp dịch vụ truyền số liệu. Tùy theo cấu trúc của mạng những đường truyền đó thuộc cơ quan quản lý khác nhau như các nhà cung cấp đường truyền nội hạt, liên tỉnh, liên quốc gia. Các đường truyền đó phải tuân thủ các quy định của chính phủ các khu vực có đường dây đi qua như: tốc độ, việc mã hóa. Còn đối với mạng cục bộ thì công việc đơn giản hơn nhiều, khi một cơ quan cài đặt mạng cục bộ thì toàn bộ mạng sẽ thuộc quyền quản lý của cơ quan đó. Đường đi của thông tin trên mạng: Trong mạng cục bộ thông tin được đi theo con đường xác định bởi cấu trúc của mạng. Khi người ta xác định cấu trúc của mạng thì thông tin sẽ luôn luôn đi theo cấu trúc đã xác định đó. Còn với mạng diện rộng dữ liệu cấu trúc có thể phức tạp hơn nhiều do việc sử dụng các dịch vụ truyền dữ liệu. Trong quá trình hoạt động các điểm nút có thể thay đổi đường đi của các thông tin khi phát hiện ra có trục trặc trên đường truyền hay khi phát hiện có quá nhiều thong tin cần truyền giữa hai điểm nút nào đó. Trên mạng diện rộng thông tin có thể có các con đường đi khác nhau, điều đó cho phép có thể sử dụng tối đa các năng lực của đường truyền hay nâng cao điều kiện an toàn trong truyền dữ liệu. Dạng chuyển giao thông tin: Phần lớn các mạng diện rộng hiện nay được phát triển cho việc truyền đồng thời trên đường truyền nhiều dạng thông tin khác nhau như: video, tiếng nói, dữ liệu... Trong khi đó các mạng cục bộ chủ yếu phát triển trong việc truyền dữ liệu thông thường. Điều này có thể giải thích do việc truyền các dạng thông tin như video, tiếng nói trong một khu vực nhỏ ít được quan tâm hơn như khi truyền qua những khoảng cách lớn. Các hệ thống mạng hiện nay ngày càng phức tạp về chất lượng, đa dạng về chủng loại và phát triển rất nhanh về chất. Trong sự phát triển đó số lượng những nhà sản xuất từ phần mềm, phần cứng máy tính, các sản phẩm viễn thông cũng tăng nhanh với nhiều sản phẩm đa dạng. Chính vì vậy vai trò chuẩn hóa cũng mang những ý nghĩa quan trọng. Tại các nước các cơ quan chuẩn quốc gia đã đưa ra các những chuẩn về phần cứng và các quy định về giao tiếp nhằm giúp cho các nhà sản xuất có thể làm ra các sản phẩm có thể kết nối với các sản phẩm do hãng khác sản xuất. Các mô hình xử lý mạng: Cơ bản có 3 loại mô hình xử lý mạng bao gồm: Mô hình xử lý mạng tập trung. Mô hình xử lý mạng phân phối. Mô hình xử lý mạng cộng tác. Mô hình xử lý mạng trung tâm: Toàn bộ các tiến trình xử lý diễn ra tại máy tính trung tâm. Các máy trạm cuối (Terminals) được nối mạng với máy tính trung tâm và chỉ hoạt động như những thiết bị nhập xuất dữ liệu cho phép người dùng xem trên màn hình và nhập liệu bàn phím. Các máy trạm đầu cuối không lưu trữ và xử lý dữ liệu . Mô hình xử lý mạng trên có thể triển khai trên hệ thống phần cứng hoặc phần mềm được cài đặt trên Server. Ưu điểm: dữ liệu được bảo mật an toàn, dễ backup và diệt virus. Chi phí các thiết bị thấp. Khuyết điểm: khó đáp ứng được các yêu cầu của nhiều ứng dụng khác nhau, tốc độ truy xuất chậm. Hình 1.3 Mô hình xử lý mạng phân phối: Các máy tính có khả năng hoạt động độc lập, các công việc được tách nhỏ và giao cho nhiều máy tính khác nhau thay vì tập trung xử lý trên máy trung tâm. Tuy dữ liệu được xử lý và lưu trữ tại máy cục bộ nhưng các máy tính này được nối mạng với nhau nên chúng có thể trao đổi dữ liệu và dịch vụ. Ưu điểm: truy xuất nhanh, phần lớn không giới hạn các ứng dụng. Khuyết điểm: dữ liệu lưu trữ rời rạc khó đồng bộ, backup và rất dễ nhiễm virus. Hình 1.4 Mô hình xử ký mạng công tác: Mô hình xử lý mạng cộng tác bao gồm nhiều máy tính có thể hợp tác để thực hiện một công việc. Một máy tính có thể mượn năng lực xử lý bằng cách chạy các chương trình trên các máy nằm trong mạng. Ưu điểm: rất nhanh và mạnh, có thể dùng để chạy các ứng dụng có các phép toán lớn Khuyết điểm: các dữ liệu được lưu trữ trên các vị trí khác nhau nên rất khó đồng bộ và backup, khả năng nhiễm virus rất cao. Các mô hình quản lý mạng: Workgroup: Trong mô hình này các máy tính có quyền hạng ngang nhau và không có các máy tính chuyên dụng làm nghiệp vụ cung cấp dịch vụ hay quản lý. Các máy tính tự bảo mật và quản lý tài nguyên của riêng mình. Đồng thời các máy tính cục bộ này cũng tự chứng thực cho người dùng cục bộ. Domain: Ngược lại với mô hình Workgroup, mô hình Domain thì việc quản lý và chứng thực người dùng mạng tập trung tại máy tính Primary Domain Controller. Các tài nguyên mạng cũng được quản lý tập trung và cấp quyền hạn cho từng người dùng. Lúc đó trong hệ thống có các máy tính chuyên dụng làm nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ và quản lý các máy trạm. Các mô hình ứng dụng mạng: Mạng ngang hang (Peer to Peer): Mạng ngang hàng cung cấp việc kết nối cơ bản giữa các máy tính nhưng không có bất kỳ một máy tính nào đóng vai trò phục vụ. Một máy tính trên mạng có thể vừa là Client vừa là Server. Trong môi trường này người dùng trên từng máy tính chịu trách nhiệm điều hành và chia sẻ tài nguyên của máy tính mình. Mô hình này chỉ phù hợp với tổ chức nhỏ, số người giới hạn (thông thường nhỏ hơn 10 người) và không quan tâm đến vấn đề bảo mật. Mạng ngang hàng thường dùng các hệ điều hành sau: Win95, Windows for Workgroup, WinNT Workstation, Win2000 Proffessional, OS/2… Ưu điểm: Do mô hình mạng ngang hàng đơn giản nên dễ cài đặt, tổ chức và quản trị, chi phí thiết bị cho mô hình này thấp. Khuyết điểm: Không cho phép quản lý tập trung nên dữ liệu phân tán, khả năng bảo mật thấp rất dễ bị xâm nhập. Các tài nguyên không được sắp xếp nên rất khó định vị và tìm kiếm. Hình 1.5 Mạng khách chủ (Client-Server) Trong mô hình mạng khách chủ có một hệ thống máy tính cung cấp các tài nguyên và dịch vụ cho cả hệ thống mạng sử dụng gọi là các máy chủ (Server). Một hệ thống máy tính sử dụng các tài nguyên và dịch vụ này được gọi là máy khách (Client). Các Server thường có cấu hình mạnh (tốc độ xử lý nhanh, kích thước lưu trữ lớn) hoặc là các máy chuyên dụng. Hệ điều hành mạng dùng trong mô hình Client - Server là WinNT, Novell Netware, Unix,Win2K… Ưu điểm: Do các dữ liệu được lưu trữ tập trung nên dễ bảo mật, backup và đồng bộ với nhau. Tài nguyên và dịch vụ được tập trung nên dễ chia sẻ và quản lý và có thể phục vụ cho nhiều người dùng. Khuyết điểm: Các Server chuyên dụng rất đắt tiền, phải có nhà quản trị cho hệ thống. Hình 1.6 Kiến trúc mạng cục bộ: Hình trang mạng (Network Topology): Topology mạng: Cách kết nối các máy tính với nhau về mặt hình học mà ta gọi là tô pô của mạng. Có 2 kiểu nối mạng chủ yếu đó là: Nối kiểu điểm – điểm (point – to – point) Nối kiểu điểm – nhiều điểm (point – to – multipoint hay broadcast) Point to Point: Các đường truyền nối từng cặp nút với nhau và mỗi nút đều có trách nhiệm lưu trữ tạm thời sao đó chuyển tiếp dữ liệu đi cho tới đích. Do cách làm việc như vậy nên mạng kiểu này còn được gọi là mạng “lưu và chuyển tiếp“ (store and forward). Point to multipoint: Tất cả các nút phân chia nhau một đường truyền vật lý chung. Dữ liệu gửi đi từ một nút nào đó sẽ được tiếp nhận bởi tất cả các nút còn lại trên mạng, bởi vậy chỉ cần chỉ ra địa chỉ đích của dữ liệu để căn cứ vào đó các nút tra xem dữ liệu đó có phải gửi cho mình không. Mạng hình sao (Star): Mạng hình sao có tất cả các trạm được kết nối với một thiết bị trung tâm có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các trạm và chuyển đến trạm đích. Tuỳ theo yêu cầu truyền thông trên mạng mà thiết bị trung tâm có thể là Switch, router, hub hay máy chủ trung tâm. Vai trò của thiết bị trung tâm là thiết lập các liên kết Point to Point. Ưu điểm: Thiết lập mạng đơn giản, dễ dàng cấu hình lại mạng (thêm, bớt các trạm), dễ dàng kiểm soát và khắc phục sự cố, tận dụng được tối đa tốc độ truyền của đường truyền vật lý. Khuyết điểm: Độ dài đường truyền nối một trạm với thiết bị trung tâm bị hạn chế (trong vòng 100m, với công nghệ hiện nay). Hình 1.7 Mạng trục tuyến tính (Bus): Tất cả các trạm phân chia một đường truyền chung (bus). Đường truyền chính được giới hạn hai đầu bằng hai đầu nối đặc biệt gọi là terminator. Mỗi trạm được nối với trục chính qua một đầu nối chữ T (T-connector) hoặc một thiết bị thu phát (transceiver). Mô hình mạng Bus hoạt động theo các liên kết Point to Multipoint hay Broadcast. Ưu điểm: Dễ thiết kế, chi phí thấp. Khuyết điểm: Tính ổn định kém, chỉ một nút mạng hỏng là toàn bộ mạng bị ngừng hoạt động. Hình 1.8 Mạng hình vòng (Ring): Trên mạng hình vòng tín hiệu được truyền đi trên vòng theo một chiều duy nhất. Mỗi trạm của mạng được nối với nhau qua một bộ chuyển tiếp (repeater) có nhiệm vụ nhận tín hiệu rồi chuyển tiếp đến trạm kế tiếp trên vòng. Như vậy tín hiệu được lưu chuyển trên vòng theo một chuỗi liên tiếp các liên kết Point to Point giữa các repeater. Mạng hình vòng có ưu, nhược điểm tương tự như mạng hình sao, tuy nhiên mạng hình vòng đòi hỏi giao thức truy nhập mạng phức tạp hơn mạng hình sao. Ngoài ra còn có các kết nối hỗn hợp giữa các kiến trúc mạng trên như: Star Bus, Star Ring Phần 2: Tầng mạng (NETWORK layer) Giới thiệu: Chúng ta đã xem xét cách thức xây dựng và vận hành của các mạng đơn lẻ sử dụng các nối kết điểm điểm, các đường truyền chia sẻ và các bộ hoán chuyển (switch). Vấn đề phát sinh là có nhiều người muốn xây dựng hệ thống mạng riêng của họ theo nhiều kỹ thuật khác nhau nhưng lại muốn giao tiếp với nhau mà không quan tâm rằng họ đang hoạt động trên các hệ thống không đồng nhất. Chương này sẽ trình bày về cách thức để nối kết những mạng không đồng nhất lại với nhau. Có hai vấn đề quan trọng cần phải quan tâm khi nối kết các mạng: tính không đồng nhất (heterogeneity) và phạm vi (scale) khác nhau của chúng. Giải thích một cách đơn giản, tính không đồng nhất là khi người dùng trên hai mạng khác kiểu nhau muốn giao tiếp với nhau. Phức tạp hơn một chút, ta có thể thấy việc nối kết các host trên các mạng khác nhau có thể sẽ đòi hỏi việc duyệt qua nhiều mạng trung gian, mà các mạng trung gian này lại có thể có kiểu khác nhau. Chúng có thể là mạng Ethernet, Token Ring hay mạng dạng điểm nối điểm, hoặc nhiều kiểu mạng hoán chuyển (switch) khác nhau, và chúng lại sử dụng các phương thức đánh địa chỉ riêng, các phương pháp truy cập đường truyền riêng và cả mô hình dịch vụ riêng nữa. Thách thức đối với vấn đề không đồng nhất là làm sao cung cấp cho người dùng một dịch vụ nối kết host-host dễ hiểu xuyên qua mớ hỗn độn các mạng không đồng nhất. Để hiểu về vấn đề phạm vi mạng, ta lấy một ví dụ có giá trị là sự phát triển của mạng Internet, mạng có tốc độ phát triển gần gấp đôi sau mỗi năm trong vòng 20 năm qua. Kiểu phát triển chóng mặt này buộc chúng ta phải đối mặt với nhiều thách thức. Một trong số đó là việc vạch đường: Làm sao để tìm ra một đường đi hữu hiệu xuyên qua một mạng gồm cả triệu nút mạng? Thêm một vấn đề có liên quan đến vạch đường là phương pháp đánh địa chỉ, là cách gán cho mỗi nút trên mạng một định danh duy nhất. Tầng mạng có nhiệm vụ đưa các gói tin từ máy gởi qua các chặn đường để đến được máy nhận. Để đến được đích đến, gói tin có thể phải đi từng bước một qua nhiều router trung gian. Điều này thì trái ngược với tầng liên kết dữ liệu vốn chỉ chịu trách nhiệm truyền tải các khung đi từ đầu này đến đầu kia của một kênh truyền vật lý. Để thực hiện được nhiệm vụ này, tầng mạng phải biết được hình trạng của mạng đường trục (subnet) và chọn đường thích hợp để cho gói tin đi. Nó phải chú ý đến việc chọn đường sao cho tránh được tình trạng tắc nghẽn trên một số đường truyền và router trong khi số khác thì đang rãnh rỗi. Các giải thuật chọn đường: Giới thiệu: Vạch đường về bản chất là một bài toán trong lý thuyết đồ thị. Hình 6.4 thể hiện một đồ thị biểu diễn cho một mạng. Hình 2.1 Mạng được biểu diễn như một đồ thị Các nút trong đồ thị (được đánh dấu từ A đến F) có thể là các host, switch, router hoặc là các mạng con. Ở đây chúng ta tập trung vào một trường hợp các nút là các router. Các cạnh của đồ thị tương ứng với các đường nối kết mạng. Mỗi cạnh có một chi phí đính kèm, là thông số chỉ ra cái giá phải trả khi lưu thông trên nối kết mạng đó. Vấn đề cơ bản của việc vạch đường là tìm ra đường đi có chi phí thấp nhất giữa hai nút mạng bất kỳ, trong đó chi phí của đường đi được tính bằng tổng chi phí khi đi qua tất cả các cạnh làm thành đường đi đó. Nếu không có một đường đi giữa hai nút, thì độ dài đường đi giữa chúng được xem như bằng vô cùng. Mục tiêu của giải thuật chọn đường: Xác định đướng đi nhanh chóng, chính xác. Khả năng thích nghi được với những thay đổi về hình trạng mạng. Khả năng thích nghi được với những thay đổi về tải đường truyền. Khả năng tránh được các nối kết bị tắt nghẽn tạm thời Chi phí tính toán để tìm ra được đường đi phải thấp Phân loại giải thuật chọn đường: Giải thuật chọn đường có thể được phân thành những loại sau: Chọn đường tập trung (Centralized routing): Trong mạng có một Trung tâm điều khiển mạng (Network Control Center) chịu trách nhiệm tính toán và cập nhật thông tin về đường đi đến tất cả các điểm khác nhau trên toàn mạng cho tất cả các router. Chọn đường phân tán (Distributed routing): Trong hệ thống này, mỗi router phải tự tính toán tìm kiếm thông tin về các đường đi đến những điểm khác nhau trên mạng. Để làm được điều này, các router cần phải trao đổi thông tin quan lại với nhau. Chọn đường tĩnh (Static routing): Trong giải thuật này, các router không thể tự cập nhật thông tin về đường đi khi hình trạng mạng thay đổi. Thông thường nhà quản mạng sẽ là người cập nhật thông tin về đường đi cho router. Chọn đường động (Dynamic routing): Trong giải thuật này, các router sẽ tự động cập nhật lại thông tin về đường đi khi hình trạng mạng bị thay đổi. Các giải thuật tìm đường tối ưu: Đường đi tối ưu từ A đến B là đường đi “ngắn” nhất trong số các đường đi có thể. Tuy nhiên khái niệm “ngắn” nhất có thể được hiểu theo nhiều ý nghĩa khác nhau tùy thuộc vào đơn vị dùng để đo chiều dài đường đi. Đối với các router, các đại lượng sau có thể được sử dụng để đo độ dài đường đi: Số lượng các router trung gian phải đi qua (HOP) Độ trì quản trung bình của các gói tín Cước phí truyền tin Mỗi giải thuật chọn đường trước tiên phải chọn cho mình đơn vị đo chiều dài đường đi. Để xác định được đường đi tối ưu, các giải thuật chọn đường sử dụng phương pháp đồ thị để tính toán. Trước tiên, nó mô hình hóa hình trạng mạng thành một đồ thị có các đặc điểm như sau: Nút là các router. Cạnh nối liền 2 nút là đường truyền nối hai router. Trên mỗi cạnh có giá đó là chiều dài đường đi giữa 2 router thông qua đường truyền nối hai router . Chiều dài đường đi từ nút A đến nút B là tổng tất cả các giá của các cạnh nằm trên đường đi. Nếu không có đường đi giữa 2 router thì xem như giá là vô cùng. Trên đồ thị này sẽ thực hiện việc tính toán tìm đường đi ngắn nhất. Hình 2.2 Mô hình hóa mạng thành đồ thị Giải thuật tìm đường đi ngắn nhất Dijkstra: Mục đích là để tìm đường đi ngắn nhất từ một nút cho trước trên đồ thị đến các nút còn lại trên mạng. Giải thuật được mô tả như sau: Gọi: S là nút nguồn cho trước N: là tập hợp tất cả các nút đã xác định được đường đi ngắn nhất từ S. Di: là độ dài đường đi ngắn nhất từ nút nguồn S đến nút i. lij: là giá của cạnh nối trực tiếp nút i với nút j, sẽ là ∞ nếu không có cạnh nối trực tiếp giữa i và j. Pj là nút cha của của nút j. Bước 1: Khởi tạo N={S}; Ds=0; Với i≠S: Di=lsi , Pi=S Bước 2: Tìm nút gần nhất kế tiếp Tìm nút i không thuộc N thoả Di= min (Dj) với j không thuộc N Thêm nút i vào N. Nếu N chứa tất cả các nút của đồ thị thì dừng. Ngược lại sang Bước 3 Bước 3: Tính lại giá đường đi nhỏ nhất Với mỗi nút j không thuộc N: Tính lại Dj= min{ Dj, Di+ lij} ; Pj=i; Trở lại Bước 2 Ví dụ: Cho mạng có hình trạng như đồ thị hình H6.6: Tìm đường đi ngắn nhất từ nút 1 đến các nút còn lại. Áp dụng giải thuật ta có: S=1 Các bước thực hiện được mô tả như sau: Lần lặp N D2 D3 D4 D5 D6 P2 P3 P4 P5 P6 Khởi tạo {1} 3 2 5 ∞ ∞ 1 1 1 1 1 1 {1,3} 3 2 4 ∞ 3 1 1 3 1 3 2 {1,3,2} 3 4 7 3 1 3 2 3 3 {1,3,2,6} 4 5 3 3 6 3 4 {1,3,2,6,4} 4 5 3 6 5 {1,3,2,6,4,5} 5 6 Từ kết quả trên ta vẽ được cây có đường đi ngắn nhất từ nút số 1 đến các nút còn lại như hình 2.3 . Từ cây đường đi ngắn nhất này, ta xác định được rằng: để đi đến các router router 4, 5, 6, bước kế tiếp router 1 cần gởi gói tin đến là router số 3 (next hop). Chú ý, đường ngắn nhất này chỉ đúng theo hướng từ nút số 1 về các nút còn lại và chỉ đúng cho nút số 1 mà thôi. Thông thường giải thuật Dijkstra được sử dụng theo mô hình chọn đường tập trung. Trong đó, Trung tâm điều khiển mạng sẽ tìm cây đường đi ngắn nhất cho từng router trên mạng và từ đó xây dựng bảng chọn đường tối ưu cho tất cả các router. Hình 2.3 Đường đi ngắn nhất từ nút 1 Giải thuật chọn đường tối ưu Ford-Fulkerson: Mục đích của giải thuật này là để tìm đường đi ngắn nhất từ tất cả các nút đến một nút đích cho trước trên mạng. Giải thuật được mô tả như sau: Gọi od là nút đích cho trước oDi là chiều dài đường đi ngăn nhất từ nút i đến nút d. oCi là nút con của nút i Bước 1: Khởi tạo: oGán Dd = 0; oVới i≠d: gán Di= ∞; Ci= -1; Bước 2: Cập nhật giá đường đi ngắn nhất từ nút i đến nút d oDi= min{ lij+ Dj} với j≠i => Ci = j; oLặp lại cho đến khi không còn Di nào bị thay đổi giá trị Ví dụ, cho sơ đồ mạng có hình trạng như đồ thị hình H6.8. Hãy tìm đường đi ngắn nhất từ nút khác trên đồ thị đến nút 6. Áp dụng giải thuật ta có: d=6 Các bước thực hiện được mô tả như sau: Lần lặp D1 D2 D3 D4 D5 C1 C2 C3 C4 C5 Khởi tạo ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ -1 -1 -1 -1 -1 1 ∞ ∞ 1 3 2 -1 -1 6 3 6 2 3 4 1 3 2 3 4 6 3 6 3 3 4 1 3 2 3 4 6 3 6 Từ kết quả trên ta vẽ lại được cây đường đi ngắn nhất từ các nút khác nhau về nút đích số 6 như hình 2.4. Cây này cho phép xác định đường đi tối ưu từ những nút khác nhau về nút số 6. Chẳng hạn tại nút 1, để đi về nút số 6 thì bước kế tiếp phải đi là nút số 3. Tương tự, tại nút 2, để đi về nút số 6 thì bước kế tiếp phải đi là nút số 4. Giải thuật này được sử dụng theo mô hình phân tán. Ở đó mỗi router sẽ tự tính toán, tìm cây có đường đi ngắn nhất từ các nút khác về nó. Từ đó suy ra đường đi tối ưu cho các nút khác đến nó và gởi các đường đi này đến từng nút trên mạng. Hình 2.4 Cây đường đi ngắn nhất về nút 6 Giải pháp vạch đường Vector Khoảng cách (Distance Vector): Ý tưởng của Distance-Vector như sau: Mỗi nút thiết lập một mảng một chiều (vector) chứa khoảng cách (chi phí) từ nó đến tất cả các nút còn lại và sau đó phát vector này đến tất cả các nút láng giềng của nó. Giả thiết đầu tiên trong Distance-Vector là: mỗi nút phải biết được chi phí của các đường nối từ nó đến tất cả các nút láng giềng có đường nối kết trực tiếp với nó. Một nối kết bị đứt (down) sẽ được gán cho chi phí có giá trị vô cùng. Để xem xét giải thuật vạch đường Distance-Vector hoạt động như thế nào, cách dễ nhất là xem xét đồ thị được cho như trong hình Hình 2.5 Hình 2.5 Một mạng làm ví dụ trong giải thuật Distance-Vector Trong ví dụ này, chi phí trên mỗi đường nối đều được đặt là 1. Chúng ta có thể biểu diễn sự hiểu biết của các nút về khoảng cách từ chúng đến các nút khác như trong bảng 2.1. Thông tin được lưu tại các nút Khoảng cách đến nút A B C D E F G A 0 1 1 ∞ 1 1 ∞ B 1 0 1 ∞ ∞ ∞ ∞ C 1 1 0 1 ∞ ∞ ∞ D ∞ ∞ 1 0 ∞ ∞ 1 E 1 ∞ ∞ ∞ 0 ∞ ∞ F 1 ∞ ∞ ∞ ∞ 0 1 G ∞ ∞ ∞ 1 ∞ 1 0 Bảng 2.1 Chúng ta có thể xem mỗi một hàng trong bảng 2.1 như là một danh sách các khoảng cách từ một nút đến tất cả các nút khác. Khởi đầu, mỗi nút đặt giá trị 1 cho đường nối kết đến các nút láng giềng kề nó, ∞ cho các đường nối đến tất cả các nút còn lại. Do đó, lúc đầu A tin rằng nó có thể tìm đến B qua một bước nhảy (hop) và rằng nó không thể đi đến D được. Bảng vạch đường lưu tại A thể hiện những niềm tin mà A có được, ngoài ra còn lưu thêm nút kế tiếp mà A cần phải đi ra để đến một nút nào đó. Khởi đầu, bảng vạch đường của nút A trông giống như trong bảng 2.2. Đích (Destination) Chi phí (Cost) Nút kế tiếp (Next Hop) B 1 B C 1 C D ∞ - E 1 E F 1 F G ∞ - Bảng 2.2 Bước kế tiếp trong giải thuật vạch đường Distance-Vector là: mỗi nút sẽ gởi một thông điệp đến các láng giềng liền kề nó, trong thông điệp đó chứa danh sách các khoảng cách mà cá nhân nút tính được. Ví dụ, nút F bảo nút A rằng F có thể đi đến nút G với chi phí là 1; A cũng biết được rằng nó có thể đến F với chi phí là 1, vì thế A cộng các chi phí lại thành chi phí đi đến G là 2 thông qua F. Tổng chi phí là 2 này nhỏ hơn chi phí vô cùng lúc đầu, do đó A ghi lại nó có thể đi đến G thông qua F với chi phí là 2. Tương tự, A học được từ C rằng, nó có thể đi đến D thông qua C với chi phí là 2, và chi phí này nhỏ hơn chi phí cũ là vô cùng. Cùng lúc A cũng học từ C rằng, nó có thể đi đến B thông qua C với chi phí là 2, nhưng chi phí này lại lớn hơn chi phí cũ là 1, vì thế thông tin mới này bị bỏ qua. Tại thời điểm này, A có thể cập nhật lại bảng chọn đường của nó với chi phí và nút ra kế tiếp để có thể đi đến tất cả các nút khác trong mạng. Kết quả được cho trong bảng H2.3. Đích (Destination) Chi phí (Cost) Nút kế tiếp (Next Hop) B 1 B C 1 C D 2 C E 1 E F 1 F G 2 F Bảng.2.3 Nếu không có sự thay đổi về hình trạng mạng nào, chỉ cần vài cuộc trao đổi thông tin vạch đường giữa các nút trong mạng thì mọi nút đều có được thông tin vạch đường hoàn hảo. Quá trình đemthông tin vạch đường nhất quán đến mọi nút trong mạng được gọi là sự hội tụ (convergence). Bảng 2.4 chỉ ra thông tin về chi phí cuối cùng từ một nút đến các nút khác trong mạng khi quá trình vạch đường đã hội tụ. Thông tin được lưu tại các nút Khoảng cách đến nút A B C D E F G A 0 1 1 2 1 1 2 B 1 0 1 2 2 2 3 C 1 1 0 1 2 2 2 D 2 2 1 0 3 2 1 E 1 2 2 3 0 2 3 F 1 2 2 2 2 0 1 G 2 3 2 1 3 1 0 Bảng 2.4 Nét đẹp của loại giải thuật phân tán như trên nằm ở chỗ nó cho phép tất cả các nút đạt được thông tin vạch đường mà không cần phải có sự hiện diện của bộ điều khiển trung tâm nào. Còn có vài chi tiết làm cho giải thuật Distance-Vector hoàn hảo hơn. Thứ nhất, chú ý rằng có hai tình huống khác nhau mà tại đó một nút quyết định gởi thông tin vạch đường của mình cho các nút láng giềng kề bên. Tình huống đầu tiên là sự cập nhật theo chu kỳ (periodic update). Trong tình huống này, mỗi nút tự động gởi bản cập nhật thường xuyên, ngay cả khi không có thay đổi gì trong đó cả. Điều này giúp cho các nút khác biết được nút hiện tại đang còn sống. Vả lại việc cập nhật thường xuyên còn giúp cho các nút láng giềng có thể có được thông tin vạch đường nhanh chóng trong trường hợp thông tin của chúng bị mất. Tần số phát thông tin vạch đường đi có thể khác nhau tùy vào giải thuật, chúng thường có giá trị từ vài giây đến vài phút. Tình huống thứ hai gọi là sự cập nhật do bị kích hoạt (triggered update). Tình huống này xảy ra mỗi khi có sự thay đổi thông tin trong bảng vạch đường của nút. Nghĩa là mỗi khi bảng vạch đường có sự thay đổi, nút sẽ gởi bản cập nhật này cho các láng giềng của mình. Bây giờ ta xem xét điều gì xảy ra khi một đường nối kết hay một nút bị hỏng. Những nút đầu tiên phát hiện ra điều này sẽ gởi thông tin vạch đường mới cho láng giềng của chúng ngay, và thông thường hệ thống sẽ ổn định với tình trạng mới một cách nhanh chóng. Còn đối với câu hỏi làm sao nút phát hiện ra sự cố, có nhiều câu trả lời khác nhau. Cách tiếp cận thứ nhất là: một nút liên tục kiểm tra đường nối tới các nút láng giềng khác bằng cách gởi các gói tin điều khiển tới chúng và kiểm tra xem nó có nhận được các gói tin trả lời hay không. Cách tiếp cận khác là: một nút phát hiện ra một đường nối kết (hay nút ở đầu kia của đường nối) gặp sự cố khi nó không nhận được thông tin vạch đường một cách định kỳ từ láng giềng của nó. Ví dụ, xem xét điều gì sẽ xảy ra khi F phát hiện ra đường nối từ nó đến G bị hỏng. Đầu tiên, F đặt chi phí của đường nối từ nó đến A thành vô cùng và gởi thông tin này đến A. Do A đã biết là cần 2 bước để đi từ nó đến G thông qua F, A sẽ đặt lại chi phí từ nó đến G là vô cùng. Tuy nhiên, với bản cập nhật kế tiếp từ C, A phát hiện ra rằng có một đường đi dài 2 hops từ C đến G, do đó nó sẽ cập nhật lại đường đi từ nó đến G dài 3 hops thông qua C. Và khi A quảng cáo thông tin này cho F, F lại cập nhật lại đường đi dài 4 hops đến G thông qua A. Không may là: một số tình huống phát sinh lỗi khác lại làm cho mạng mất ổn định nghiêm trọng. Giả sử nối kết từ A đến E bị đứt. Trong những chu kỳ cập nhật sau, A thông báo đường đi từ nó đến E dài vô cùng, nhưng B và C lại quảng cáo đường đi từ chúng đến E dài 2 hops. Nếu các bản cập nhật được định thời để phát cùng lúc, B sẽ sửa lại độ dài đường đi từ nó đến E là 3 thông qua C, C sửa lại độ dài đường đi từ nó đến E là 3 thông qua B. Sau đó A lại nghe B và C quảng cáo độ dài đường đi từ chúng đến E là 3 và giả sử A chọn B là nút kế tiếp để đi đến E, nó sẽ cập nhật lại độ dài đoạn đường là 4. Đến chu kỳ kế tiếp, B nghe C nói độ dài từ C đến E là 3 nên cập nhật lại độ dài đường đi từ B đến E là 4 thông qua C, C thì làm ngược lại: sửa lại con đường từ nó đến E là 4 thông qua B. Rồi lại đến lượt A nghe B sửa lại độ dài từ A đến E là 5 thông qua B. Sự thể sẽ tiếp diễn cho đến khi các độ dài tăng đến một số có thể coi là vô cùng. Nhưng tại thời điểm này, không nút nào biết là E không thể đến được, và các bảng vạch đường trong mạng luôn không ổn định. Tình huống này được gọi là vấn đề “đếm tới vô cùng” (count-to-infinity problem). Có vài giải pháp giải quyết một phần vấn đề “đếm tới vô cùng”. Giải pháp thứ nhất là dùng một số khá nhỏ để coi như gần bằng vô cùng. Ví dụ như chúng ra có thể quyết định số lượng bước nhảy (hop) tối đa để đi qua một mạng là không quá 16, và do đó ta chọn 16 là số gần bằng vô cùng. Con số này ít ra cũng giới hạn được thời gian mà các nút có thể phải bỏ ra để đếm tới vô cùng. Tuy nhiên giải pháp này có thể gặp vấn đề nếu một số nút mạng được chia tách và mạng có thể cần nhiều hơn 16 bước nhảy để duyệt hết nó. Một kỹ thuật khác dùng để cải thiện thời gian dùng để ổn định hóa mạng được gọi là kỹ thật “chia tầm nhìn” (split horizon). Ý tưởng là: khi một nút gởi một bảng cập nhật vạch đường cho các láng giềng của nó, nó sẽ không gởi những thông tin vạch đường mà nó đã nhận từ một nút láng giềng ngược lại chính nút láng giềng đó. Ví dụ như nếu B có một đường đi (E, 2, A) trong bảng vạch đương của nó, B chắc hẳn phải biết rằng nó học con đường này từ A, vì thế mỗi khi B gởi thông tin cập nhật cho A nó sẽ không gởi con đường (E, 2) trong đó. Tuy nhiên giải pháp này chỉ tốt khi nó xoay quanh 2 nút mà thôi. Các giải thuật chống tắt nghẽn: Khi có quá nhiều gói tin hiện diện trong một mạng con (hoặc một phần của nó), hiệu năng hoạt động của hệ thống bị giảm. Tình trạng này được gọi là “tắc nghẽn”. Hình 2.6 Hình 2.6 mô tả lại hiện tượng tắc nghẽn. Khi số lượng gói tin chạy trong mạng con nằm dưới ngưỡng cho phép, chúng đều được phân phối đến đích (ngoại trừ những gói tin bị lỗi), và số lượng gói tin được phân phối tỉ lệ thuận với số lượng gói tin được phát ra lúc đầu. Tuy nhiên, khi mật độ giao thông tăng quá cao, các router không còn đáp ứng kịp nữa và chúng dần dần đánh mất một số gói tin. Điều này có xu hướng làm cho vấn đề tắc nghẽn nghiêm trọng thêm. Khi mà giao thông cực cao, hiệu năng hệ thống sụp đổ hoàn toàn và hầu như không gói tin nào được phân phát đến đích. Có vài yếu tố góp phần gây ra tắc nghẽn. Nếu đột nhiên nhiều luồng mang các gói tin đến một nút tại nhiều ngõ vào, và tất cả các gói tin này đều cần một ngõ ra, thì một hàng đợi sẽ xuất hiện. Nếu không đủ bộ nhớ để lưu các gói tin trên hàng đợi này, một số gói tin sẽ bị mất. Tăng thêm bộ nhớ chỉ giúp không mất gói tin trong hàng đợi, nhưng Nagle (1987) đã chỉ ra rằng: nếu một router có bộ nhớ vô hạn, sự tắc nghẽn lại càng tồi tệ hơn! Lý do là khi mà gói tin đến được đầu của hàng đợi thì nó đã bị mãn kỳ (timed out), và do đó sẽ có nhiều phiên bản trùng với gói tin đó được bên gởi gởi đến router, làm tăng thêm tải của mọi hướng đi đến đích của gói tin. Các bộ xử lý chậm cũng có thể gây ra tắc nghẽn. Nếu CPU của router xử lý các gói tin trung chuyển qua nó chậm, hàng đợi cũng sẽ phát sinh, cho dù dung lượng các đường nối vào và ra đều vượt yêu cầu. Tóm lại, đường truyền băng thông thấp có thể gây ra tắc nghẽn. Nâng cấp đường truyền nhưng năng lực xử lý của bộ xử lý tại router yếu cũng gây ra tắc nghẽn. Thành thử, nâng cấp một phần mà không phải là toàn bộ hệ thống chỉ đẩy sự tắc nghẽn từ nơi này đến nơi khác mà thôi. Vấn đề phát sinh từ sự bất cân đối giữa các bộ phận của hệ thống, và nó chỉ qua đi khi mà các bộ phận này được giữ cân bằng với nhau. Các nguyên tắc chung để điều khiển tắt nghẽn: Nhiều bài toán trong các hệ thống phức tạp, ví dụ như trong mạng máy tính, có thể được xem xét theo quan điểm của lý thuyết điều khiển (control theory). Cách tiếp cận này dẫn đến việc chia các giải pháp thành hai loại: vòng đóng và vòng mở (closed loop and open loop). Các giải pháp dạng vòng đóng cố gắng giải quyết vấn đề tắc nghẽn bằng cách đưa ra thiết kế tốt cho mạng, thực chất là để đảm bảo tắt nghẽn sẽ không xảy ra. Một khi mạng được khởi động và chạy, sẽ không có việc sửa chữa giữa kỳ. Các công cụ thực hiện việc điều khiển kiểu vòng mở bao gồm việc quyết định khi nào nên chấp nhận luồng giao thông mới, quyết định khi nào thì bỏ qua các gói tin và bỏ qua gói nào. Tất cả các công cụ trên đều có đặc điểm chung là chúng đưa ra các quyết định mà không quan tâm đến trạng thái hiện hành của mạng. Ngược lại, các giải pháp kiểu vòng đóng dựa trên quan niệm về chu trình phản hồi thông tin. Cách tiếp cận này bao gồm 3 phần: Giám sát hệ thống để phát hiện nơi nào và khi nào xảy ra tắc nghẽn. Chuyển thông tin đến những nơi cần có những hành động ứng phó. Điều chỉnh lại hoạt động của hệ thống để khắc phục sự cố. Nhiều kiểu đo lường có thể được sử dụng để giám sát một mạng con để phát hiện ra tắc nghẽn ở đó. Các kiểu đo lường thường dùng nhất là tỉ lệ các gói tin bị bỏ qua do thiếu không gian trữ đệm, chiều dài trung bình của các hàng đợi, số lượng các gói tin bị mãn kỳ và được tái truyền, thời gian trì hoãn gói tin trung bình. Trong mọi tình huống, các số đo tăng đồng nghĩa với việc tăng tắc nghẽn. Bước thứ hai trong chu trình phản hồi là chuyển thông tin về tắc nghẽn từ điểm được phát hiện bị tắc nghẽn đến điểm có trách nhiệm xử lý tình huống đó. Cách dễ nhất là để cho router phát hiện ra tắc nghẽn phát thông báo đến nút nguồn vừa gởi thông tin đến làm tắc hệ thống. Dĩ nhiên, thông báo này làm cho tắc nghẽn tăng thêm tạm thời. Một cách thông báo tắc nghẽn khác là: Người ta dành riêng một bit hoặc một trường trong gói tin để trong trường hợp có tắc nghẽn, router có thể bật bit hoặc trường này lên và gởi nó đến mọi ngõ ra nhằm thông báo cho các láng giềng của nó biết. Hoặc cũng có thể dùng cách phản hồi sau: Cho các host hoặc router thường xuyên gởi các gói tin thăm dò ra ngoài để hỏi thẳng về tình hình tắc nghẽn. Thông tin này có thể được sử dụng để chuyến hướng vạch đường vòng qua khu vực bị tắc nghẽn. Ví dụ thực tế: Một số đài phát thanh thường phái một số máy bay trực thăng bay vòng quanh thành phố để báo cáo lại những trục đường bị tắc, từ đó thông báo đến thính giả giúp họ chuyển hướng lái xe tránh những điểm nóng. Sự hiện diện của tắc nghẽn đồng nghĩa với việc: tài nguyên của hệ thống không đủ để tải gánh nặng thông tin truyền qua. Vì thế ta nghĩ ra hai giải pháp: tăng tài nguyên hoặc giảm tải. Ví dụ, một mạng con có thể bắt đầu sử dụng các đường điện thoại quay số để tạm thời tăng băng thông giữa một số điểm nào đó. Trong các hệ thống vệ tinh, việc tăng công suất truyền đồng nghĩa với việc cung cấp băng thông lớn hơn. Chia tách lưu lượng thông tin cho chúng chạy trên nhiều đường đi khác nhau cũng có thể giúp tăng băng thông. Cuối cùng, các router dự phòng (thường để dự phòng tình huống các router chính bị sự cố) có thể được mang ra chạy trực tuyến để tăng dung lượng truyền tải của hệ thống khi tắc nghẽn nghiêm trọng xảy ra. Tuy nhiên, đôi khi ta không thể tăng tài nguyên của hệ thống lên nữa, hoặc tài nguyên đã tăng tối đa. Cách thức duy nhất để chống lại tắc nghẽn là giảm tải. Có nhiều cách giảm tải, ví dụ: từ chối phục vụ một số người dùng, giảm cấp dịch vụ đối với vài hoặc tất cả người dùng, và buộc người dùng cung cấp lịch trình phát ra yêu cầu của họ. Các biện pháp phòng ngừa tắt nghẽn: Tại tầng mạng, việc chọn sử dụng mạch ảo hay datagram sẽ tác động đến tắc nghẽn do nhiều giải thuật điều khiển tắc nghẽn chỉ chạy trên mạch ảo. Giải pháp “lập hàng đợi cho các gói tin và phục vụ chúng” liên quan đến việc một router có một hàng đợi cho mỗi ngõ vào, một hàng đợi cho mỗi ngõ ra hay cả hai. Nó cũng liên quan đến trình tự xử lý các gói tin trong hàng đợi ( round-robin hay dựa trên sự ưu tiên). Chính sách hủy bỏ gói tin sẽ chỉ ra gói tin nào cần bị hủy bỏ khi không còn không gian chứa. Một chính sách tốt có thể giúp làm giảm tắc nghẽn, ngược lại có thể làm tắc nghẽn trầm trọng thêm. Một giải thuật vạch đường tốt có thể giúp tránh được tắc nghẽn bằng cách trải đều giao thông trên tất cả đường nối, trong khi một giải thuật tồi chỉ đơn giản gởi quá nhiều thông tin lên một đường tải đã quá tải rồi. Cuối cùng, việc quản lý thời gian sống của gói tin sẽ phải đưa ra quyết định là một gói tin có thể sống bao lâu trong hàng đợi trước khi bị hủy bỏ. Thời gian sống quá dài sẽ làm trì trệ công việc rất lâu. Nhưng nếu thời gian sống quá ngắn, các gói tin thỉnh thoảng sẽ bị mãn kỳ (timed-out) trước khi chúng đến được đích, vì thế dẫn đến việc tái truyền. Định Tuyến: Tổng quát: Định tuyến (routing) là quá trình chọn lựa các đường đi trên một mạng máy tính để gửi dữ liệu qua đó. Việc định tuyến được thực hiện cho nhiều loại mạng, trong đó có mạng điện thoại, liên mạng, Internet, mạng giao thông. Routing sẽ chỉ ra hướng, sự di chuyển của các gói (dữ liệu) được đánh địa chỉ từ mạng nguồn của chúng, hướng đến đích cuối thông qua các node trung gian; thiết bị phần cứng chuyên dùng được gọi là router (bộ định tuyến). Tiến trình định tuyến thường chỉ hướng đi dựa vào bảng định tuyến, đó là bảng chứa những lộ trình tốt nhất đến các đích khác nhau trên mạng. Vì vậy việc xây dựng bảng định tuyến, được tổ chức trong bộ nhớ của router, trở nên vô cùng quan trọng cho việc định tuyến hiệu quả. Routing khác với bridging (bắc cầu) ở chỗ trong nhiệm vụ của nó thì các cấu trúc địa chỉ gợi nên sự gần gũi của các địa chỉ tương tự trong mạng, qua đó cho phép nhập liệu một bảng định tuyến đơn để mô tả lộ trình đến một nhóm các địa chỉ. Vì thế, routing làm việc tốt hơn bridging trong những mạng lớn, và nó trở thành dạng chiếm ưu thế của việc tìm đường trên mạng Internet. Các mạng nhỏ có thể có các bảng định tuyến được cấu hình thủ công, còn những mạng lớn hơn có topo mạng phức tạp và thay đổi liên tục thì xây dựng thủ công các bảng định tuyến là vô cùng khó khăn. Tuy nhiên, hầu hết mạng điện thoại chuyển mạch chung (public switched telephone network - PSTN) sử dụng bảng định tuyến được tính toán trước, với những tuyến dự trữ nếu các lộ trình trực tiếp đều bị nghẽn. Định tuyến động (dynamic routing) cố gắng giải quyết vấn đề này bằng việc xây dựng bảng định tuyến một cách tự động, dựa vào những thông tin được giao thức định tuyến cung cấp, và cho phép mạng hành động gần như tự trị trong việc ngăn chặn mạng bị lỗi và nghẽn. Định tuyến động chiếm ưu thế trên Internet. Tuy nhiên, việc cấu hình các giao thức định tuyến thường đòi hỏi nhiều kinh nghiệm; đừng nên nghĩ rằng kỹ thuật nối mạng đã phát triển đến mức hoàn thành tự động việc định tuyến. Cách tốt nhất là nên kết hợp giữa định tuyến thủ công và tự động. Những mạng trong đó các gói thông tin được vận chuyển, ví dụ như Internet, chia dữ liệu thành các gói, rồi dán nhãn với các đích đến cụ thể và mỗi gói được lập lộ trình riêng biệt. Các mạng xoay vòng, như mạng điện thoại, cũng thực hiện định tuyến để tìm đường cho các vòng (ví dụ như cuộc gọi điện thoại) để chúng có thể gửi lượng dữ liệu lớn mà không phải tiếp tục lặp lại địa chỉ đích. Định tuyến IP truyền thống vẫn còn tương đối đơn giản vì nó dùng cách định tuyến bước kế tiếp (next-hop routing), router chỉ xem xét nó sẽ gửi gói thông tin đến đâu, và không quan tâm đường đi sau đó của gói trên những bước truyền còn lại. Tuy nhiên, những chiến lược định tuyến phức tạp hơn có thể được, và thường được dùng trong những hệ thống như MPLS, ATM hay Frame Relay, những hệ thống này đôi khi được sử dụng như công nghệ bên dưới để hỗ trợ cho mạng IP. Các lớp thuật toán định tuyến: Thuật toán vector (distance-vector routing protocols): Thuật toán này dùng thuật toán Bellman-Ford. Phương pháp này chỉ định một con số, gọi là chi phí (hay trọng số), cho mỗi một liên kết giữa các node trong mạng. Các node sẽ gửi thông tin từ điểm A đến điểm B qua đường đi mang lại tổng chi phí thấp nhất (là tổng các chi phí của các kết nối giữa các node được dùng). Thuật toán hoạt động với những hành động rất đơn giản. Khi một node khởi động lần đầu, nó chỉ biết các node kề trực tiếp với nó, và chi phí trực tiếp để đi đến đó (thông tin này, danh sách của các đích, tổng chi phí của từng node, và bước kế tiếp để gửi dữ liệu đến đó tạo nên bảng định tuyến, hay bảng khoảng cách). Mỗi node, trong một tiến trình, gửi đến từng “hàng xóm” tổng chi phí của nó để đi đến các đích mà nó biết. Các node “hàng xóm” phân tích thông tin này, và so sánh với những thông tin mà chúng đang “biết”; bất kỳ điều gì cải thiện được những thông tin chúng đang có sẽ được đưa vào các bảng định tuyến của những “hàng xóm” này. Đến khi kết thúc, tất cả node trên mạng sẽ tìm ra bước truyền kế tiếp tối ưu đến tất cả mọi đích, và tổng chi phí tốt nhất. Khi một trong các node gặp vấn đề, những node khác có sử dụng node hỏng này trong lộ trình của mình sẽ loại bỏ những lộ trình đó, và tạo nên thông tin mới của bảng định tuyến. Sau đó chúng chuyển thông tin này đến tất cả node gần kề và lặp lại quá trình trên. Cuối cùng, tất cả node trên mạng nhận được thông tin cập nhật, và sau đó sẽ tìm đường đi mới đến tất cả các đích mà chúng còn tới được. Thuật toán trạng thái kết nối (Link-state routing protocols): Khi áp dụng các thuật toán trạng thái kết nối, mỗi node sử dụng dữ liệu cơ sở của nó như là một bản đồ của mạng với dạng một đồ thị. Để làm điều này, mỗi node phát đi tới tổng thể mạng những thông tin về các node khác mà nó có thể kết nối được, và từng node góp thông tin một cách độc lập vào bản đồ. Sử dụng bản đồ này, mỗi router sau đó sẽ quyết định về tuyến đường tốt nhất từ nó đến mọi node khác. Thuật toán đã làm theo cách này là Dijkstra, bằng cách xây dựng cấu trúc dữ liệu khác, dạng cây, trong đó node hiện tại là gốc, và chứa mọi noded khác trong mạng. Bắt đầu với một cây ban đầu chỉ chứa chính nó. Sau đó lần lượt từ tập các node chưa được thêm vào cây, nó sẽ thêm node có chi phí thấp nhất để đến một node đã có trên cây. Tiếp tục quá trình đến khi mọi node đều được thêm. Cây này sau đó phục vụ để xây dựng bảng định tuyến, đưa ra bước truyền kế tiếp tốt ưu, … để từ một node đến bất kỳ node khác trên mạng. So sánh các thuật toán định tuyến: Các giao thức định tuyến với thuật toán vector tỏ ra đơn giản và hiệu quả trong các mạng nhỏ, và đòi hỏi ít (nếu có) sự giám sát. Tuy nhiên, chúng không làm việc tốt, và có tài nguyên tập hợp ít ỏi, dẫn đến sự phát triển của các thuật toán trạng thái kết nối tuy phức tạp hơn nhưng tốt hơn để dùng trong các mạng lớn. Giao thức vector kém hơn với rắc rối về đếm đến vô tận. Ưu điểm chính của định tuyến bằng trạng thái kết nối là phản ứng nhanh nhạy hơn, và trong một khoảng thời gian có hạn, đối với sự thay đổi kết nối. Ngoài ra, những gói được gửi qua mạng trong định tuyến bằng trạng thái kết nối thì nhỏ hơn những gói dùng trong định tuyến bằng vector. Định tuyến bằng vector đòi hỏi bảng định tuyến đầy đủ phải được truyền đi, trong khi định tuyến bằng trạng thái kết nối thì chỉ có thông tin về “hàng xóm” của node được truyền đi. Vì vậy, các gói này dùng tài nguyên mạng ở mức không đáng kể. Khuyết điểm chính của định tuyến bằng trạng thái kết nối là nó đòi hỏi nhiều sự lưu trữ và tính toán để chạy hơn định tuyến bằng vector. Giao thức được định tuyến và giao thức định tuyến: Giao thức được định tuyến (routed protocols hay routable protocols): Một giao thức đã được định tuyến là bất kỳ một giao thức mạng nào cung cấp đầy đủ thông tin trong địa chỉ tầng mạng của nó để cho phép một gói tin được truyền đi từ một máy chủ (host) đến máy chủ khác dựa trên sự sắp xếp về địa chỉ, không cần biết đến đường đi tổng thể từ nguồn đến đích. Giao thức đã được định tuyến định nghĩa khuôn dạng và mục đích của các trường có trong một gói. Các gói thông thường được vận chuyển từ hệ thống cuối đến một hệ thống cuối khác. Hầu như tất cả giao thức ở tầng 3 các giao thức khác ở các tầng trên đều có thể được định tuyến, IP là một ví dụ. Nghĩa là gói tin đã đuợc định hướng (có địa chỉ rõ ràng) giống như lá thư đã được ghi địa chỉ rõ chỉ còn chờ routing (tìm đường đi đến địa chỉ đó) Các giao thức ở tầng 2 như Ethernet là những giao thức không định tuyến được, vì chúng chỉ chứa địa chỉ tầng liên kết, không đủ để định tuyến: một số giao thức ở tầng cao dựa trực tiếp vào đây mà không có thêm địa chỉ tầng mạng, như NetBIOS, cũng không định tuyến được. Giao thức định tuyến (routing protocols): Giao thức định tuyến được dùng trong khi thi hành thuật toán định tuyến để thuận tiện cho việc trao đổi thông tin giữa các mạng, cho phép các router xây dựng bảng định tuyến một cách linh hoạt. Trong một số trường hợp, giao thức định tuyến có thể tự chạy đè lên giao thức đã được định tuyến: ví dụ, BGP chạy đè trên TCP: cần chú ý là trong quá trình thi hành hệ thống không tạo ra sự lệ thuộc giữa giao thức định tuyến và đã được định tuyến. Danh sách các giao thức định tuyến: Giao thức định tuyến trong Router Information Protocol (RIP) Open Shortest Path First (OSPF) Intermediate System to Intermediate System (IS-IS) Hai giao thức sau đây thuộc sở hữa của Cisco, và được hỗ trợ bởi các router Cisco hay những router của những nhà cung cấp mà Cisco đã đăng ký công nghệ: Interior Gateway Routing Protocol (IGRP) Enhanced IGRP (EIGRP) Giao thức định tuyến ngoài Exterior Gateway Protocol (EGP) Border Gateway Protocol (BGP) Constrained Shortest Path First (CSPF) Thông số định tuyến: Một thông số định tuyến bao gồm bất kỳ giá trị nào được dùng bởi thuật toán định tuyến để xác định một lộ trình có tốt hơn lộ trình khác hay không. Các thông số có thể là những thông tin như băng thông (bandwidth), độ trễ (delay), đếm bước truyền, chi phí đường đi, trọng số, kích thước tối đa gói tin (MTU - Maximum transmission unit), độ tin cậy, và chi phí truyền thông. Bảng định tuyến chỉ lưu trữ những tuyến tốt nhất có thể, trong khi cơ sở dữ liệu trạng thái kết nối hay topo có thể lưu trữ tất cả những thông tin khác. Router dùng tính năng phân loại mức tin cậy (administrative distance -AD) để chọn đường đi tốt nhất khi nó “biết” hai hay nhiều đường để đến cùng một đích theo các giao thức khác nhau. AD định ra độ tin cậy của một giao thức định tuyến. Mỗi giao thức định tuyến được ưu tiên trong thứ tự độ tin cậy từ cao đến thấp nhất có một giá trị AD. Một giao thức có giá trị AD thấp hơn thì được tin cậy hơn, ví dụ: OSPF có AD là 110 sẽ được chọn thay vì RIP có AD là 120. Bảng sau đây cho biết sự sắp xếp mức tin cậy được dùng trong các router Cisco Giao thức Administrative distance Nối trực tiếp 0 Static route 1 EIGRP summary route 5 External BGP 20 Internal EIGRP 90 IGRP 100 OSPF 110 IS-IS 115 RIP 120 EGP 140 ODR 160 External EIGRP 170 Internal BGP 200 Không xác định 255 Các lớp giao thức định tuyến: Dựa vào quan hệ của các dòng router với các hệ thống tự trị, có nhiều lớp giao thức định tuyến như sau: Giao thức định tuyến trong mạng Ad-hoc xuất hiện ở những mạng không có hoặc ít phương tiện truyền dẫn. Interior Gateway Protocols (IGPs) trao đổi thông tin định tuyến trong một AS. Các ví dụ thường thấy là: IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) OSPF (Open Shortest Path First) RIP (Routing Information Protocol) IS-IS (Intermediate System to Intermediate System) Exterior Gateway Protocols (EGPs) định tuyến giữa các AS. EGPs gồm: EGP (giao thức cũ để nối mạng Internet trước đây, bây giờ đã lỗi thời) BGP (Border Gateway Protocol: phiên bản hiện tại, BGPv4, có từ khoảng năm 1995) Phần 3: Mô hình TCP/IP Giao thức TCP/IP được phát triển từ mạng ARPANET và Internet và được dùng như giao thức mạng và vận chuyển trên mạng Internet. TCP (Transmission Control Protocol) là giao thức thuộc tầng vận chuyển và IP (Internet Protocol) là giao thức thuộc tầng mạng của mô hình OSI. Họ giao thức TCP/IP hiện nay là giao thức được sử dụng rộng rãi nhất để liên kết các máy tính và các mạng. Hiện nay các máy tính của hầu hết các mạng có thể sử dụng giao thức TCP/IP để liên kết với nhau thông qua nhiều hệ thống mạng với kỹ thuật khác nhau. Giao thức TCP/IP thực chất là một họ giao thức cho phép các hệ thống mạng cùng làm việc với nhau thông qua việc cung cấp phương tiện truyền thông liên mạng. Giao thức IP: Tổng quát: Nhiệm vụ chính của giao thức IP là cung cấp khả năng kết nối các mạng con thành liên kết mạng để truyền dữ liệu, vai trò của IP là vai trò của giao thức tầng mạng trong mô hình OSI. Giao thức IP là một giao thức kiểu không liên kết (connectionless) có nghĩa là không cần có giai đoạn thiết lập liên kết trước khi truyền dữ liệu. Các giao thức trong mạng IP: Để mạng với giao thức IP hoạt động được tốt người ta cần một số giao thức bổ sung, các giao thức này đều không phải là bộ phận của giao thức IP và giao thức IP sẽ dùng đến chúng khi cần. Giao thức ARP (Address Resolution Protocol): Ở đây cần lưu ý rằng các địa chỉ IP được dùng để định danh các host và mạng ở tầng mạng của mô hình OSI, và chúng không phải là các địa chỉ vật lý (hay địa chỉ MAC) của các trạm trên đó một mạng cục bộ (Ethernet, Token Ring). Trên một mạng cục bộ hai trạm chỉ có thể liên lạc với nhau nếu chúng biết địa chỉ vật lý của nhau. Như vậy vấn đề đặt ra là phải tìm được ánh xạ giữa địa chỉ IP (32 bits) và địa chỉ vật lý của một trạm. Giao thức ARP đã được xây dựng để tìm địa chỉ vật lý từ địa chỉ IP khi cần thiết. Giao thức RARP (Reverse Address Resolution Protocol): Là giao thức ngược với giao thức ARP. Giao thức RARP được dùng để tìm địa chỉ IP từ địa chỉ vật lý. Giao thức ICMP (Internet Control Message Protocol): Giao thức này thực hiện truyền các thông báo điều khiển (báo cáo về các tình trạng các lỗi trên mạng) giữa các gateway hoặc một nút của liên mạng. Tình trạng lỗi có thể là: một gói tin IP không thể tới đích của nó, hoặc một router không đủ bộ nhớ đệm để lưu và chuyển một gói tin IP, một thông báo ICMP được tạo và chuyển cho IP. IP sẽ "bọc" (encapsulate) thông báo đó với một IP header và truyền đến cho router hoặc trạm đích. Các bước hoạt động của IP: Khi giao thức IP được khởi động nó trở thành một thực thể tồn tại trong máy tính và bắt đầu thực hiện những chức năng của mình, lúc đó thực thể IP là cấu thành của tầng mạng, nhận yêu cầu từ các tầng trên nó và gửi yêu cầu xuống các tầng dưới nó. Đối với thực thể IP ở máy nguồn, khi nhận được một yêu cầu gửi từ tầng trên, nó thực hiện các bước sau đây: 1. Tạo một IP datagram dựa trên tham số nhận được. 2. Tính checksum và ghép vào header của gói tin. 3. Ra quyết định chọn đường: hoặc là trạm đích nằm trên cùng mạng hoặc một gateway sẽ được chọn cho chặng tiếp theo. 4. Chuyển gói tin xuống tầng dưới để truyền qua mạng. Đối với router, khi nhận được một gói tin đi qua, nó thực hiện các động tác sau: 1. Tính chesksum, nếu sai thì loại bỏ gói tin. 2. Giảm giá trị tham số Time - to Live. Nếu thời gian đã hết thì loại bỏ gói tin. 3. Ra quyết định chọn đường. 4. Phân đoạn gói tin, nếu cần. 5. Kiến tạo lại IP header, bao gồm giá trị mới của các vùng Time - to -Live, Fragmentation và Checksum. 6. Chuyển datagram xuống tầng dưới để chuyển qua mạng. Cuối cùng khi một datagram nhận bởi một thực thể IP ở trạm đích, nó sẽ thực hiện bởi các công việc sau: 1. Tính checksum. Nếu sai thì loại bỏ gói tin. 2. Tập hợp các đoạn của gói tin (nếu có phân đoạn). 3. Chuyển dữ liệu và các tham số điều khiển lên tầng trên. Giao thức điều khiển truyền dữ liệu TCP: TCP là một giao thức "có liên kết" (connection - oriented), nghĩa là cần phải thiết lập liên kết giữa hai thực thể TCP trước khi chúng trao đổi dữ liệu với nhau. Một tiến trình ứng dụng trong một máy tính truy nhập vào các dịch vụ của giao thức TCP thông qua một cổng (port) của TCP. Số hiệu cổng TCP được thể hiện bởi 2 bytes. H 3.1: Cổng truy nhập dịch vụ TCP Một cổng TCP kết hợp với địa chỉ IP tạo thành một đầu nối TCP/IP (socket) duy nhất trong liên mạng. Dịch vụ TCP được cung cấp nhờ một liên kết logic giữa một cặp đầu nối TCP/IP. Một đầu nối TCP/IP có thể tham gia nhiều liên kết với các đầu nối TCP/IP ở xa khác nhau. Trước khi truyền dữ liệu giữa 2 trạm cần phải thiết lập một liên kết TCP giữa chúng và khi không còn nhu cầu truyền dữ liệu thì liên kết đó sẽ được giải phóng. Các thực thể của tầng trên sử dụng giao thức TCP thông qua các hàm gọi (function calls) trong đó có các hàm yêu cầu: để yêu cầu, để trả lời. Trong mỗi hàm còn có các tham số dành cho việc trao đổi dữ liệu. Các bước thực hiện để thiết lập một liên kết TCP/IP: Thiết lập một liên kết mới có thể được mở theo một trong 2 phương thức: chủ động (active) hoặc bị động (passive). Phương thức bị động, người sử dụng yêu cầu TCP chờ đợi một yêu cầu liên kết gửi đến từ xa thông qua một đầu nối TCP/IP (tại chỗ). Người sử dụng dùng hàm passive Open có khai báo cổng TCP và các thông số khác (mức ưu tiên, mức an toàn) Với phương thức chủ động, người sử dụng yêu cầu TCP mở một liên kết với một đầu nối TCP/IP ở xa. Liên kết sẽ được xác lập nếu có một hàm Passive Open tương ứng đã được thực hiện tại đầu nối TCP/IP ở xa đó. Số hiệu cổng Mô tả 0 Reserved 5 Remote job entry 7 Echo 9 Discard 11 Systat 13 Daytime 15 Nestat 17 Quotd (quote odd day) 20 ftp-data 21 ftp (control) 23 Telnet 25 SMTP 37 Time 53 Name Server 102 ISO - TSAP 103 X.400 104 X.400 Sending 111 Sun RPC 139 Net BIOS Session source 160 - 223 Reserved Bảng liệt kê một vài cổng TCP phổ biến. Khi người sử dụng gửi đi một yêu cầu mở liên kết sẽ được nhận hai thông số trả lời từ TCP. Thông số Open ID được TCP trả lời ngay lập tức để gán cho một liên kết cục bộ (local connection name) cho liên kết được yêu cầu. Thông số này về sau được dùng để tham chiếu tới liên kết đó. (Trong trường hợp nếu TCP không thể thiết lập được liên kết yêu cầu thì nó phải gửi tham số Open Failure để thông báo). Khi TCP thiết lập được liên kết yêu cầu nó gửi tham số Open Sucsess được dùng để thông báo liên kết đã được thiết lập thành công. Thông báo này được chuyển đến trong cả hai trường hợp bị động và chủ động. Sau khi một liên kết được mở, việc truyền dữ liệu trên liên kết có thể được thực hiện. Các bước thực hiện khi truyền và nhận dữ liệu: Sau khi xác lập được liên kết người sử dụng gửi và nhận dữ liệu. Việc gửi và nhận dữ liệu thông qua các hàm Send và Receive. Hàm Send: Dữ liệu được gửi xuống TCP theo các khối (block). Khi nhận được một khối dữ liệu, TCP sẽ lưu trữ trong bộ đệm (buffer). Nếu cờ PUSH được dựng thì toàn bộ dữ liệu trong bộ đệm được gửi, kể cả khối dữ liệu mới đến sẽ được gửi đi. Ngược lại cờ PUSH không được dựng thì dữ liệu được giữ lại trong bộ đệm và sẽ gửi đi khi có cơ hội thích hợp (chẳng hạn chờ thêm dữ liệu nữa để gửi đi với hiệu quả hơn). Hàm receive: Ở trạm đích dữ liệu sẽ được TCP lưu trong bộ đệm gắn với mỗi liên kết. Nếu dữ liệu được đánh dấu với một cờ PUSH thì toàn bộ dữ liệu trong bộ đệm (kể cả các dữ liệu được lưu từ trước) sẽ được chuyển lên cho người sử dụng. Còn nếu dữ liệu đến không được đánh dấu với cờ PUSH thì TCP chờ tới khi thích hợp mới chuyển dữ liệu với mục tiêu tăng hiệu quả hệ thống. Nói chung việc nhận và giao dữ liệu cho người sử dụng đích của TCP phụ thuộc vào việc cài đặt cụ thể. Trường hợp cần chuyển gấp dữ liệu cho người sử dụng thì có thể dùng cờ URGENT và đánh dấu dữ liệu bằng bit URG để báo cho người sử dụng cần phải xử lý khẩn cấp dữ liệu đó. Các bước thực hiện khi đóng một liên kết: Việc đóng một liên kết khi không cần thiết được thực hiên theo một trong hai cách: dùng hàm Close hoặc dùng hàm Abort. Hàm Close: Yêu cầu đóng liên kết một cách bình thường. Có nghĩa là việc truyền dữ liệu trên liên kết đó đã hoàn tất. Khi nhận được một hàm Close TCP sẽ truyền đi tất cả dữ liệu còn trong bộ đệm thông báo rằng nó đóng liên kết. Lưu ý rằng khi một người sử dụng đã gửi đi một hàm Close thì nó vẫn phải tiếp tục nhận dữ liệu đến trên liên kết đó cho đến khi TCP đã báo cho phía bên kia biết về việc đóng liên kết và chuyển giao hết tất cả dữ liệu cho người sử dụng của mình. Hàm Abort: Người sử dụng có thể đóng một liên kết bất kỳ và sẽ không chấp nhận dữ liệu qua liên kết đó nữa. Do vậy dữ liệu có thể bị mất đi khi đang được truyền đi. TCP báo cho TCP ở xa biết rằng liên kết đã được hủy bỏ và TCP ở xa sẽ thông báo cho người sử dụng của mình. Một số hàm khác của TCP: Hàm Status: cho phép người sử dụng yêu cầu cho biết trạng thái của một liên kết cụ thể, khi đó TCP cung cấp thông tin cho người sử dụng. Hàm Error: thông báo cho người sử dụng TCP về các yêu cầu dịch vụ bất hợp lệ liên quan đến một liên kết có tên cho trước hoặc về các lỗi liên quan đến môi trường. Đơn vị dữ liệu sử dụng trong TCP được gọi là segment (đoạn dữ liệu), có các tham số với ý nghĩa như sau: H 3.2: Dạng thức của segment TCP Source Port (16 bits): Số hiệu cổng TCP của trạm nguồn. Destination Port (16 bits): Số hiệu cổng TCP của trạm đích. Sequence Number (32 bits): số hiệu của byte đầu tiên của segment trừ khi bit SYN được thiết lập. Nếu bit SYN được thiết lập thì Sequence Number là số hiệu tuần tự khởi đầu (ISN) và byte dữ liệu đầu tiên là ISN+1. Acknowledgment Number (32 bits): số hiệu của segment tiếp theo mà trạm nguồn đang chờ để nhận. Ngầm ý báo nhận tốt (các) segment mà trạm đích đã gửi cho trạm nguồn. Data offset (4 bits): số lượng bội của 32 bit (32 bits words) trong TCP header (tham số này chỉ ra vị trí bắt đầu của nguồn dữ liệu). Reserved (6 bits): dành để dùng trong tương lai. Control bit (các bit điều khiển): URG: Vùng con trỏ khẩn (Urgent Poiter) có hiệu lực. ACK: Vùng báo nhận (ACK number) có hiệu lực. PSH: Chức năng PUSH. RST: Khởi động lại (reset) liên kết. SYN: Đồng bộ hóa số hiệu tuần tự (sequence number). FIN: Không còn dữ liệu từ trạm nguồn. Window (16 bits): cấp phát credit để kiểm soát nguồn dữ liệu (cơ chế cửa sổ). Đây chính là số lượng các byte dữ liệu, bắt đầu từ byte được chỉ ra trong vùng ACK number, mà trạm nguồn đã sẵn sàng để nhận. Checksum (16 bits): mã kiểm soát lỗi cho toàn bộ segment (header + data). Urgemt Poiter (16 bits): con trỏ này trỏ tới số hiệu tuần tự của byte đi theo sau dữ liệu khẩn. Vùng này chỉ có hiệu lực khi bit URG được thiết lập. Options (độ dài thay đổi): khai báo các option của TCP, trong đó có độ dài tối đa của vùng TCP data trong một segment. Paddinh (độ dài thay đổi): phần chèn thêm vào header để đảm bảo phần header luôn kết thúc ở một mốc 32 bits. Phần thêm này gồm toàn số 0. TCP data (độ dài thay đổi): chứa dữ liệu của tầng trên, có độ dài tối đa ngầm định là 536 bytes. Giá trị này có thể điều chỉnh bằng cách khai báo trong vùng options. Tổng quan địa chỉ IP: Trước khi khảo sát cấu tạo, tính chất, nhiệm vụ của địa chỉ IP ta xét những tiền đề tạo nên nó: Đơn vị thông tin cơ bản trong máy tính được biểu diễn dưới dạng số nhị phân bao gồm 2 giá trị đếm là 0 và 1. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp khác nó còn được biểu diễn bằng số bát phân, hay số thập lục phân. Hệ thống số đó được miêu tả ở bảng dưới đây lấy số thập phân làm so sánh tường minh: Thập phân Nhị phân Bát phân Thập lục phân 0 0000 0 0 1 0001 1 1 2 0010 2 2 3 0011 3 3 4 0100 4 4 5 0101 5 5 6 0110 6 6 7 0111 7 7 8 1000 10 8 9 1001 11 9 10 1010 12 A 11 1011 13 B 12 1100 14 C 13 1101 15 D 14 1110 16 E 15 1111 17 F Thông thường muốn chuyển từ số nhị phân, bát phân, thập lục phân qua lại với nhau ta phải chuyển qua một bước trung gian về số thập lục phân Quy tắc chuyển các số nhị phân, bát phân, thập lục phân về cơ số 10: Chuyển số nhị phân: 1011012 = X10 : 1x25+0x24+1x23+1x22+0x21+1x20 =4510. Chuyển bát phân: 7368 = X10: 7x82+3x81+6x80=47810. Chuyển thập lục phân: F316 = X10: Fx161+3x160 =15x16+16x3 = 24310. Qui tắc chuyển từ hệ số thập phân về các hệ số khác, ở đây ta lấy ví dụ đối với số nhị phân: 1310=X2: 13/2 = 6 dư 1 3/2 = 1 dư 1 1/2 = 0 dư 1 Ta lấy số dư của phép chia cho 2 theo thứ tự từ dưới lên trên. Vậy ta được số nhị phân của số 13 thập phân là: 11012 Với các hệ số khác ta cũng thực hiện như vậy. Cấu trúc địa chỉ IP gồm 32bits, được chia thành 4 nhóm, mỗi nhóm 8 bits được biểu diễn như sau: 1 1 1 1 1 1 1 1 128 64 32 16 8 4 2 1 Vậy giá trị 8 bits khi tất cả được bật lên 1, hiểu ở giá trị thập phân là: 255 Vậy những giá trị thập phân mà ta có thể gán 4 nhóm của 32 Bit là: 00000000- 11111111 00000000- 11111111 00000000- 11111111 00000000- 11111111 0-255 0-255 0-255 0-255 Vậy địa chỉ IP có cấu trúc được chia làm hai hoặc ba phần là network_id & host_id hoặc network_id & subnet_id & host_id. Là một con số có kích thước 32 bits. Khi trình bày người ta chia con số 32 bits này thành bốn phần, mỗi phần có kích thước 8 bits, gọi là octet hoặc byte. Có các cách trình bày sau: Ký pháp thập phân có dấu chấm (dotted-decimal notation). Ví dụ: 172.16.30.56. Ký pháp nhị phân. Ví dụ: 10101100 00010000 00011110 00111000. Ký pháp thập lục phân. Ví dụ: 82 39 1E 38. Không gian địa chỉ IP (gồm 232 địa chỉ) được chia thành 5 lớp (class) để dễ quản lý đó là: A, B, C, D và E. Trong đó các lớp A, B và C được triển khai để đặt cho các host trên mạng Internet, lớp D dùng cho các nhóm multicast, còn lớp E phục vụ cho mục đích nghiên cứu. Một số khái niệm về thuật ngữ liên quan: Địa chỉ host là địa chỉ IP có thể dùng để đặt cho các interface của các host. Hai host nằm cùng một mạng sẽ có network_id giống nhau và host_id khác nhau. Địa chỉ mạng (network address): là địa chỉ IP dùng để đặt cho các mạng. Phần host_id của địa chỉ chỉ chứa các bit 0. Địa chỉ này không thể dùng để đặt cho một Interface. Ví dụ 172.29.0.0 Địa chỉ Broadcast: là địa chỉ IP được dùng để đại diện cho tất cả các host trong mạng. Phần host id chỉ chứa các bit 1. Địa chỉ này cũng không thể dùng để đặt cho một host được. Ví dụ 172.29.255.255 Các phép toán làm việc trên bit : Phép AND Phép OR A B A and B A B A or B 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 Ví dụ sau minh hoạ phép AND giữa địa chỉ 172.29.14.10 và mask 255.255.0.0 172.29.14.10 = 10101100 00011101 00001110 00001010 AND 255.255.0.0 = 11111111 11111111 00000000 00000000 172.29.0.0 = 10101100 00011101 00000000 00000000 172.29.1.0 Mặt nạ mạng (Network Mask): là một con số dài 32 bits, là phương tiện giúp máy xác định được địa chỉ mạng của một địa chỉ IP (bằng cách AND giữa địa chỉ IP với mặt nạ mạng) để phục vụ cho công việc routing. Mặt nạ mạng cũng cho biết số bit nằm trong phần host_id. Được xây dựng bằng cách bật các bit tương ứng vớp phần network_ id và tắt các bit tương ứng với phần host_id. Mặt nạ mặc định của các lớp không chia mạng con Lớp A 255.0.0 Lớp B 255.255.0.0 Lớp C 255.255.255.0 Các lớp địa chỉ: Lớp A: Dành một byte cho phần network_id và ba byte cho phần host_id. H 3.3 Để nhận biết lớp A, bit đầu tiên của byte đầu tiên phải là bit 0. Dưới dạnh nhị phân, byte này có dạng 0XXXXXXX . Vì vậy, những địa chỉ IP có byte đầu tiên nằm trong khoảng từ 0 (00000000) đến 127 (01111111) sẽ thuộc lớp A. Ví dụ : 50.14.32.8 Byte đầu tiên này cũng chính là network_id, trừ đi bit đầu tiên làm ID nhận dạng lớp A, còn lại 7 bits để đánh thứ tự các mạng, ta được 128 (27) mạng lớp A khác nhau. Bỏ đi hai trường hợp đặc biệt là 0 và 127. Kết quả là lớp A chỉ còn 126 địa chỉ mạng, 1.0.0.0 đến 126.0.0.0 Phần host_id chiếm 24 bits, tức có thể đặt địa chỉ cho 16,777,216 host khác nhau trong mỗi mạng. Bỏ đi địa chỉ mạng (phần host_id chứa toàn các bit 0) và một địa chỉ Broadcast (phần host_id chứa toàn các bit 1) như vậy có tất cả 16,777,214 host khác nhau trong mỗi mạng lớp A. Ví dụ đối với mạng 10.0.0.0 thì những giá trị host hợp lệ là 10.0.0.1 đến 10.255.255.254 H 3.4 Lớp B: Dành 2 bytes cho mỗi phần network_id và host_id. H 3.5 Dấu hiệu để nhận dạng địa chỉ lớp B là byte đầu tiên luôn bắt đầu bằng hai bit 10. Dưới dạng nhị phân, octet có dạng 10XXXXXX. Vì vậy những địa chỉ nằm trong khoảng từ 128 (10000000) đến 191 (10111111) sẽ thuộc về lớp B. Ví dụ 172.29.10.1 là một địa chỉ lớp B. Phần network_id chiếm 16 bits bỏ đi 2 bits làm ID cho lớp, còn lại 14 bits cho phép ta đánh thứ tự 16,384 (214) mạng khác nhau (128.0.0.0 đến 191.255.0.0). Phần host_id dài 16 bits hay có 65536 (216) giá trị khác nhau. Trừ đi 2 trường hợp đặc biệt còn lại 65534 host trong một mạng lớp B. Ví dụ đối với mạng 172.29.0.0 thì các địa chỉ host hợp lệ là từ 172.29.0.1 đến 172.29.255.254 H 3.6 Lớp C: Dành 3 bytes cho phần network_id và một byte cho phần host_id H 3.7 Byte đầu tiên luôn bắt đầu bằng 3 bits 110 và dạng nhị phân của octet này là 110XXXXX. Như vậy những địa chỉ nằm trong khoảng từ 192 (11000000) đến 223 (11011111) sẽ thuộc về lớp C. Ví dụ: 203.162.41.235 Phần network_id dùng 3 byte hay 24 bit, trừ đi 3 bit làm ID của lớp, còn lại 21 bit hay 2,097,152 (2 21) địa chỉ mạng ( từ 192.0.0.0 đến 223.255.255.0). Phần host_id dài 1 byte cho 256 (28) giá trị khác nhau. Trừ đi hai trường hợp đặc biệt ta còn 254 host khác nhau trong một mạng lớp C. Ví dụ, đối với mạng 203.162.41.0, các địa chỉ host hợp lệ là từ 203.162.41.1 đến 203.162.41.254 H 3.8 Lớp D và E: Các địa chỉ có byte đầu tiên nằm trong khoảng 224 đến 256 là các địa chỉ thuộc lớp D hoặc E. Do các lớp này không phục vụ cho việc đánh địa chỉ các host nên không trình bày ở đây. Ví dụ cách triển khai địa chỉ IP: H3.9 Chia mạng con(subnetting): Giả sử ta phải tiến hành đặt địa chỉ IP cho hệ thống có cấu trúc như sau: H 3.10 Theo hình trên, ta bắt buộc phải dùng đến tất cả là 6 đường mạng riêng biệt để đặt cho hệ thống mạng của mình, mặc dù trong mỗi mạng chỉ dùng đến vài địa chỉ trong tổng số 65,534 địa chỉ hợp lệ ---> một sự phí phạm to lớn. Thay vì vậy, khi sử dụng kỹ thuật chia mạng con, ta chỉ cần sử dụng một đường mạng 150.150.0.0 và chia đường mạng này thành sáu mạng con theo hình bên dưới: H 3.11 Rõ ràng khi cấp phát địa chỉ cho các hệ thống mạng lớn, người ta phải sử dụng kỹ thuật chia mạng con trong tình hình địa chỉ IP ngày càng khan hiếm. Xét về khía cạnh kỹ thuật, chia mạng con chính là việc dùng một số bit trong phần host_id ban đầu để đặt cho các mạng con. Lúc này cấu trúc của địa chỉ IP gồm 3 phần: network_id, subnet_id và host_id. Số bit dùng trong subnet_id bao nhiêu là tuỳ thuộc và chiến lược chia mạng con của người quản trị, có thể là con số tròn byte (8 bits) hoặc một số bit lẻ vẫn được. Tuy nhiên, ta không để subnet_id chiếm trọn số bit có trong host_id ban đầu, cụ thể là subnet_id ≤ host_id -2. H 3.12 Số lượng host trong mỗi mạng con được xác định bằng số bit trong phần host_id; 2x-2 (trường hợp đặc biệt) là số địa chỉ hợp lệ có thể đặt cho các host trong mạng con. Tương tự số bit trong phần subnet_id xác định số lượng mạng con. Giả sử số bit là y ---> 2y là số lượng mạng con có được. Một số khái niệm mới: Địa chỉ mạng con (địa chỉ đường mạng): Bao gồm cả phần network_id và subnet_id, phần host_id chỉ chứa các bit 0. Theo hình trên thì ta có các địa chỉ mạng con sau: 150.150.1.0, 150.150.2.0… Địa chỉ broadcast trong một mạng con: Bật tất cả các bit trong phần host_id lên 1. Ví dụ địa chỉ broadcast của mạng con 150.150.1.0 là 150.150.1.255. Mặt nạ mạng con (subnet mask): Giúp máy tính xác định được địa chỉ mạng con của một địa chỉ host. Để xây dựng mặt nạ mạng con cho một hệ thống địa chỉ, ta bật các bit trong phần host_id thành 0. Ví dụ mặt nạ mạng con dùng cho hệ thống mạng trong mô hình trên là 255.255.255.0 Vấn đề đặt ra là khi xác định được một địa chỉ IP (ví dụ 172.29.8.230) ta không thể biết được host này nằm trong mạng nào (không thể biết mạng này có chia mạng con hay không, và có nếu chia thì dùng bao nhiêu bit để chia). Chính vì vậy khi ghi nhận địa chỉ IP của một host, ta cũng phải cho biết subnet mask là bao nhiêu, ví dụ 12.29.8.230/255.255.255.0 hoặc 172.29.8.230/24 Địa chỉ riêng (private address) và cơ chế chuyển đổi địa chỉ mạng(network address translate -NAT): Tất cả các IP host khi kết nối vào mạng Internet đều phải có một địa chỉ IP o tổ chức IANA (Internet Assigned Numbers Authority) cấp phát – gọi là địa chỉ hợp lệ (hay là được đăng ký). Tuy nhiên số lượng host kết nối vào mạng ngày càng gia tăng dẫn đến tình trạng khan hiếm địa chỉ IP. Một giải pháp đưa ra là sử dụng cơ chế NAT kèm theo RFC 1918 quy định danh sách địa chỉ riêng. Các địa chỉ này sẽ không được IANA cấp phát – hay còn gọi là địa chỉ không hợp lệ. Bảng sau liệt kê danh sách các địa chỉ này: Nhóm địa chỉ Lớp Số lượng mạng 10.0.0.0 đến 10.255.255.255 A 1 172.16.0.0 đến 172.32.255.255 B 16 192.168.0.0 đến 192.168.255.255 C 256 Phần 4: Các thiết bị mạng Card giao tiếp mạng (NIC – Network Interface Card): Khái niệm: Card giao tiếp mạng là một loại card mở rộng được gắn thêm trên máy tính, cung cấp giao tiếp vật lý và logic giữa máy tính với các thiết bị mạng, hệ thống mạng thông qua phương tiện truyền dẫn. NIC được gắn trên bo mạch chính của máy tính thông qua các khe cắm mở rộng như: ISA (Industry Standard Architecture), PCI (Peripheral Component Interconnect), USB (Universal Serial Bus), PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association)-chức năng Plug and Play, PCI-Express hoặc được tích hợp sẵn trên bo mạch chính. Trước khi nói về việc giao tiếp của NIC với các phương tiện truyền dẫn ta xét đến môi trường truyền dẫn trong mạng máy tính. Môi trường truyền trong mạng máy tính được chia làm hai loại: Vô tuyến, Hữu tuyến. Ở môi trường truyền Hữu tuyến ứng với phương tiện truyền là Cáp dẫn điện. Ở môi trường truyền Vô tuyến ứng với phương tiện truyền là Sóng điện từ (từ tần số Radio đến tần số Hồng ngoại). Phần giao tiếp với các dạng Cáp dùng các chuẩn đầu nối: BNC, RJ-45, RJ-11, AUI, USB, Fiber connectors - đầu nối cáp quang. Phần giao tiếp với các dạng sóng điện từ được thực hiện bởi 1 card Wireless có Angten tích hợp trên bo mạch của NIC hoặc card wireless rời sử dụng giao tiếp PCMCIA. Ngày nay với sự phát triển vượt bậc của công nghệ không dây, đặc biệt là sự ra đời của công nghệ Centrino dành cho Laptop-máy tính xách tay đã làm cho các quan niệm kết nối mạng trước đây trở nên mờ nhạt theo năm tháng. Ứng với mỗi loại mạng riêng biệt, như Ethernet, Token Ring, FDDI, ARCNET ta có những loại NIC khác nhau được thiết kế phù hợp với các loại mạng đó dựa trên các chuẩn công nghệ đặc thù của loại mạng. Ứng với mỗi loại đầu nối (BNC, RJ-45, AUI…) có những loại Cáp khác nhau để đấu nối. Trên mỗi NIC có một mã số được in ngay trên bề mặt của card. Mã số này gọi là địa chỉ MAC (Media Access Control) hay còn gọi địa chỉ vật lý của NIC. Địa chỉ này do IEEE-Viện Công Nghệ Điện và Điện Tử cấp cho các nhà sản xuất NIC. Do đó đối với mỗi NIC địa chỉ này là duy nhất trên thế giới, bao gồm 6 bytes có dạng XX-XX- XX-XX-XX-XX trong đó 3 bytes đầu là mã số của nhà sản xuất, 3 bytes sau là serial của NIC do hãng đó sản xuất. Mã số này được ghi vĩnh viễn vào trong ROM của NIC. Trên hầu hết các NIC đều được thiết kế sẵn 1 khe cắm PROM remote-boot lưu trữ các chương trình khởi động từ xa. Dùng cho các máy trạm không có ổ cứng, chúng được khởi động từ một máy chủ hỗ trợ dịch vụ này. Các chức năng chính của NIC: Chuẩn bị dữ liệu đưa lên mạng: trước khi đưa lên mạng, dữ liệu phải được chuyển từ dạng byte, bit sang tín hiệu điện để có thể truyền đi trên cáp, tín hiệu sóng điện từ để truyền ra không trung. Gởi và thỏa thuận các quy tắc truyền dữ liệu giữa máy tính với các thiết bị mạng. Kiểm soát luồng dữ liệu giữa máy tính và hệ thống cáp. Giới thiệu các dạng NIC hiện nay đang được sử dụng: Hình 4.1: NIC PCI tích hợp 3 cổng giao tiếp BNC,AUI,RJ-45 trên cùng 1 card. Hình 4.2: NIC ISA tích hợp RJ-45 và ST,SC để nối cáp quang. Hình 4.3: NIC PCI giao tiếp Wireless tích hợp trên bo mạch của NIC. Hình 4.4: NIC PCI với Card Wireless giao tiếp PCMCIA. Hình 4.5: NIC PCMCIA Wireless cho Laptop. Hình 4.6: NIC USB WiFi 54Mbps. Ứng dụng: Trước khi quyết định chọn 1 loại NIC để dùng cho 1 hệ thống mạng, bạn cần nắm rõ những thông tin quan trọng sau đây: Công nghệ mạng: Ethernet, Token Ring, FDDI… Phương tiện truyền dẫn: Cáp xoắn đôi UTP, STP, cáp Đồng trục, cáp quang, wireless. Chuẩn giao tiếp với bo mạch chính của máy tính. Transceiver: Còn được gọi là MAU-Medium Access Unit (Đơn vị truy cập trung gian). Được dùng để chuyển giao diện kết nối của một thiết bị không tương thích với giao diện kết nối một loại cáp nào đó trở thành tương thích. Transceiver có khả năng nhận được tín hiệu số và tín hiện tương tự. Hình 4.7 Repeater: Đơn giản chỉ là một bộ khuếch đại tín hiệu giữa hai cổng của hai phân đoạn mạng. Repeater được dùng trong mô hình mạng Bus nhằm mở rộng khoảng cách tối đa trên một đường cáp. Repeater làm việc tại tầng 1- tầng Vật lý (Physical) trong mô hình OSI. Khi cường độ tín hiệu điện được truyền trên đoạn cáp dài có chiều hướng yếu đi mà muốn tín hiệu đó phải truyền đi tiếp, Repeater là giải pháp hiệu quả nhất. Tín hiệu sẽ được khuếch đại trong nó và truyền đến phân đoạn mạng kế tiếp. Tuy nhiên cơ chế làm việc của Repeater là khuếch đại bất cứ thứ gì nó nhận được và truyền đi tiếp. Do không phân biệt được tín hiệu mà nó phải xử lý là gì, có thể là một khung dữ liệu hỏng hay thậm chí cả tín hiệu nhiễu nên Repeater không phải là lựa chọn cho việc truyền tin cậy về chất lượng đường truyền. Repeater không thích hợp cho quy tắc truy cập CSMA/CD Ethernet vì nó không biết lắng nghe tín hiệu trên đường truyền trước khi tín hiệu đó được truyền đi tiếp. Với những khuyết điểm như vậy nhưng Repeater vẫn là lựa chọn cho việc mở rộng mạng dựa vào các yếu tố sau: rẻ tiền, phù hợp nhu cầu mở rộng độ dài của cáp mạng. Khái niệm Repeater không chỉ được đề cập trong môi trường cáp dẫn mà còn phải kể đến môi trường sóng điện từ. Sau đây là một vài minh họa về Repeater và các ứng dụng thực tiễn của nó: Hình 4.8 Hub: Là thiết bị có chức năng giống như Repeater nhưng nhiều cổng giao tiếp hơn cho phép nhiều thiết bị mạng kết nối tập trung với nhau tại một điểm. Hub thông thường có từ 4 đến 24 cổng giao tiếp, thường sử dụng trong những mạng Ethernet 10BaseT. Thật ra Hub chỉ là Repeater nhiều cổng. Hub lặp lại bất kỳ tín hiệu nào nhận được từ một cổng bất kỳ và gửi tín hiệu đó đến tất cả các cổng còn lại trên nó. Hub làm việc tại tầng 1-tầng Vật lý (Physical) trong mô hình OSI. Hub được chia làm hai loại chính: Hub Thụ động-Passive Hub và Hub Chủ động-Active Hub. Passive Hub: Kết nối tất cả các cổng giao giao tiếp mạng lại với nhau trên nó, chuyển tín hiệu điện từ cổng giao tiếp này qua cổng giao tiếp khác. Không có chức năng khuếch đại tín hiệu và xử lý tín hiệu do cấu tạo không chứa các linh kiện điện tử và nguồn cung cấp điện. Active Hub: Cấu tạo có các linh kiện điện tử và nguồn cung cấp điện riêng trên nó. Do đó tín hiệu sẽ được khuếch đại và làm sạch trước khi gửi đến các cổng giao tiếp khác. Trong các loại Active Hub có 1 loại được gọi là Hub Thông minh- Intelligent Hub. Intelligent Hub được cấu tạo thêm bộ vi xử lý và bộ nhớ cho phép người quản trị có thể điều khiển mọi hoạt động của hệ thống mạng từ xa, ngoài ra còn có chức năng chuyển tín hiệu đến đúng cổng cần chuyển, và chức năng định tuyến đường truyền. Hình 4.9: Hub 4 ports. Bridge: Là thiết bị dùng để nối những cấu trúc liên kết mạng giống nhau hoặc khác nhau, hay để phân chia mạng thành những phân đoạn mạng nhằm giảm lưu thông trên mạng. Là thiết bị hoạt động ở tầng 2-tầng Liên kết dữ liệu-Data Link trong mô hình OSI. Có 2 loại Bridge: Bridge vận chuyển và Bridge biên dịch. Bridge vận chuyển: sử dụng để nối 2 mạng cục bộ sử dụng cùng giao thức truyền thông ở tầng Data Link. Không có khả năng thay đổi cấu trúc gói tin mà chỉ xem xét địa chỉ nhận và gửi rồi chuyến gói đó đến đích cần chuyển. Bridge biên dịch: nối 2 mạng cục bộ sử dụng 2 công nghệ mạng khác nhau. Ví dụ Ethernet và Token Ring. Kiểm soát lưu thông mạng tại điểm giao nhau giữa hai phân đoạn mạng. Điều này làm giảm cơ hội phát sinh lỗi trong 1 phân đoạn, tránh ảnh huởng đến các phân đoạn khác. Khi tiếp nhận những gói dữ liệu, Bridge sẽ lọc những gói dữ liệu đó và chỉ chuyển những gói cần thiết. Điều này thực hiện được nhờ vào việc Bridge lưu bảng địa chỉ MAC của các máy trạm ở mỗi đầu kết nối, khi nhận được gói dữ liệu nó phân tích và xác nhận được địa chỉ nơi gửi, nơi nhận của gói đó. Dựa trên bảng địa chỉ phía nhận nó sẽ quyết định có gửi gói đó đi hay không. Nếu địa chỉ nơi gửi chưa có trong bảng địa chỉ MAC của Bridge, nó sẽ lưu địa chỉ đó vào trong bảng MAC. Nếu địa chỉ nơi nhận có trong danh sách bảng địa chỉ MAC ở đầu nhận thì nó cho là địa chỉ ở phần mạng phía gửi nên nó không chuyển, nếu khác nó sẽ chuyển gói dữ liệu sang phần mạng bên kia. Hình 4.10: Cơ chế làm việc của Bridge. Ngoài khái niệm Bridge mà ta biết là 1 thiết bị phần cứng còn có Bridge phần mềm. Bridge phần mềm ta dùng một máy tính kết nối mạng và cấu hình cho máy tính đó hoạt động với chức năng như một Bridge. Hình 4.11: Mô hình ứng dụng của Bridge. Switch: Switch là sự kết hợp hài hòa về kỹ thuật giữa Bridge và Hub. Cơ chế hoạtbđộng của Switch rất giống Hub bởi vì là thiết bị tập trung các kết nối mạng lại trên nó. Lý thú thay những cổng giao tiếp trên Switch cứ như thể là những Bridge thu nhỏ được xây dựng trên mỗi cổng giao tiếp đó. Là thiết bị hoạt động ở tầng 2-tầng Liên kết dữ liệu-Data Link trong mô hình OSI. Switch cũng dựa vào bảng địa chỉ MAC để định ra đường đi tốt nhất cho dữ liệu truyền qua nó. Số lượng các cổng giao tiếp từ 4 đến 48 cổng. Không như Hub gửi tín hiệu nhận được đến tất cả các cổng giao tiếp còn lại trên nó, Switch sẽ cố gắng theo dõi những địa chỉ MAC được gán trên mỗi cổng giao tiếp của nó và định ra đường đi chỉ dành cho một địa chỉ nào đó đã định trước đến chính xác một cổng nào đó mà nó cho là thích hợp, giải quyết tình trạng giảm băng thông khi thông lượng mạng tăng lên. Điều này mở ra cho thấy một ống dẫn ảo giữa các cổng giao tiếp mà nó có thể sử dụng băng thông tối đa của kiến trúc mạng. Hình 4.12: Switch và kiểu kết nối Switch-Switch Không chỉ có những tính năng cơ bản trên, Switch còn có những tính năng mở rộng khác: Store and Forward: Đọc toàn bộ nội dung của một gói dữ liệu vào bộ nhớ và sẽ truyền đi sau khi việc đọc hoàn tất. Cut Through: Chỉ cần phân tích 14 bytes đầu tiên gói dữ liệu (chỉ header mà thôi) và ngay lậo tức switch quyết định truyền gói dữ liệu đến nơi mà nó cần gởi tới. Trunking: Hỗ trợ việc tăng tốc truyền giữa hai Switch cùng loại kết nối với nhau; Spanning Tree: Tạo ra những đường truyền dự phòng khi đường truyền chính bị mất kết nối; VLAN: Tạo những mạng ảo nhằm nâng cao tính bảo mật giữ những vùng trong toàn hệ thống mạng, cũng như với những hệ thống khác. Điều này không còn phụ thuộc vào các yếu tố cấu trúc vật lý của mạng. Hình 4.13 Mô hình chia VLAN Router: Là Bộ định tuyến dùng để kết nối nhiều phân đoạn mạng, hay nhiều kiểu mạng (thường là không đồng nhất về kiến trúc và công nghệ) vào trong cùng một mạng tương tác. Thông thường có một bộ xử lý, bộ nhớ, và hai hay nhiều cổng giao tiếp ra/vào. Là thiết bị định tuyến đường đi cho việc truyền thông trên mạng, khả năng vận chuyển dữ liệu với mức độ thông minh cao bằng cách xác định đường đi ngắn nhất cho việc gửi dữ liệu. Nó có thể định tuyến cho 1 gói dữ liệu đi qua nhiều kiểu mạng khác nhau và dùng bảng định tuyến lưu những địa chỉ đường mạng để xác định đường đi tốt nhất để đến đích. Router làm việc ở tầng 3-tầng Mạng-Network trong mô hình OSI. Lợi thế của việc dùng Router hơn Bridge (vì Routers là sự kết hợp của Bridge và Switch) đó là vì Router có thể xác định đường đi tốt nhất cho dữ liệu đi từ điểm bắt đầu đến đích của nó. Cũng giống như Bridge, Router có khả năng lọc nhiễu tuy nhiên nó làm việc chậm hơn Bridge vì nó thông minh hơn do phải phân tích mỗi gói dữ liệu qua nó. Do những tính năng thông minh như thế nên giá thành của Router cao hơn các thiết bị khác rất nhiều. Ứng dụng trong các kết nối LAN-LAN, LAN-WAN, WAN-WAN, ví dụ kết nối giữa mạng LAN của bạn với ISP mà bạn đang sử dụng (có thể là đường truyền Dial-up, Leasline, xDSL, ISDN…), xây dựng một mạng WAN (từ 2 router trở lên), kết nối 2 mạng LAN vật lý thành một LAN logic, kết nối giữa 2 ISP với nhau. Các loại Router. Mô hình ứng dụng thực tế của Router. Brouter: Brouter thật sự là một ý tưởng tài tình vì nó là sự kết hợp các tính năng tốt nhất của Bridge và Router. Được dùng để kết nối những phân đoạn mạng khác nhau và cũng chỉ định tuyến cho 1 giao thức cụ thể nào đó. Cần nhắc lại Bridge làm việc tại tầng Data Link,Router làm việc tại tầng Network của mô hình OSI. Đầu tiên Brouter kiểm tra những gói dữ liệu đi vào, xác định xem giao thức của gói đó có thể định tuyến hay không, ví dụ TCP/IP thì có thể, ngược lại giao thức NetBEUI của Microsoft thì không thể. Nếu Router xác định gói dữ liệu đó có thể định tuyến nó sẽ dựa vào bảng định tuyến để định ra đường đi cho gói đó, ngược lại nó sẽ dựa vào bảng địa chỉ MAC để xác định nơi nhận thích hợp. Gateway: Là thiết bị trung gian dùng để nối kết những mạng khác nhau cả về kiến trúc lẫn môi trường mạng. Gateway được hiểu như cổng ra vào chính của một mạng nội bộ bên trong kết nối với mạng khác bên ngoài. Có thể đó là thiết bị phần cứng chuyên dụng nhưng thường là một server cung cấp kết nối cho các máy mà nó quản lý đi ra bên ngoài giao tiếp với một mạng khác. Gateway là thiết bị mạng phức tạp nhất vì nó xử lý thông tin ở tất cả các tầng trong mô hình OSI nhưng thường thì ở tầng 7. Ứng dụng (Application) vì ở đó nó chuyển đổi dữ liệu và đóng gói lại cho phù hợp với những yêu cầu của địa chỉ đích đến.. Điều này làm cho Gateway chậm hơn những thiết bị kết nối mạng khác và tốn kém hơn. Gateway kiểm soát tất cả các luồng dữ liệu đi ra và vào bên trong mạng, nhằm ngăn chặn những kết nối bất hợp pháp, cho phép người quản trị chia sẻ một số dịch vụ trên nó (cho chia sẻ internet). Mô hình ứng dụng của Gateway. Modem: Là thiết bị dùng để chuyển đổi dữ liệu định dạng số thành dữ liệu định dạng tương tự cho một quá trình truyền từ môi trường tín hiệu số qua môi trường tín hiệu tương tự và sau đó trở ra môi trường tín hiệu số ở phía nhận cuối cùng. Tên gọi Modem thật ra là từ viết tắt được ghép bởi những chữ cái đầu tiên của MOdulator/DEModulator –Bộ điều biến/Bộ giải điều biến. Việc giao tiếp của Modem với máy tính được chia làm hai loại: Internal- gắn trong và External-gắn ngoài. Loại Internal: giao tiếp với máy tính bằng các khe cắm mở rộng trên Bo mạch chính của máy tính như khe ISA, PCI. Trong khi đó loại External giao tiếp với máy tính bằng các cổng như COM, USB. Cả 2 loại đều hỗ trợ tốc độ truy cập lên đến 56Kb/s. Phương tiện truyền dẫn của Modem là cáp điện thoại, sử dụng đầu RJ-11 để giao tiếp. Dùng để kết nối Internet bằng kết nối Dial-up-dịch vụ quay số thông qua mạng điện thoại công cộng. Kết nối các mạng LAN ở những khu vực địa lý khác nhau tạo thành một mạng WAN. Hỗ trợ công tác quản trị từ xa bằng dịch vụ RAS-Remote Access Service (Dịch vụ truy cập từ xa).., giúp cho nhà quản trị mạng quản lý dễ dàng hệ thống mạng của mình từ xa. Chi phí cho việc sử dụng Modem là rất thấp, xong mạng lại hiệu quả rất lớn Sơ đồ kết nối của Modem Internal và External. Các phương tiện truyền dẫn: Phương tiện truyền dẫn là những phương tiện vật lý cung cấp môi trường truyền dẫn cho các thiết bị mạng truyền thông với nhau trên nó. Được chia làm 2 loại là Hữu tuyến và Vô tuyến. Tín hiệu truyền thông trên nó là tín hiệu Số và tín hiệu Tương tự. Các thuộc tính của phương tiện truyền dẫn: Chi phí; Phương thức thiết kế, lắp đặt; Băng tầng cơ sở-Baseband; Băng thông-Bandwidth; Độ suy giảm của tín hiệu- Signal Attenuation; Nhiễu điện từ- Electronmagnetic Interference(EMI); Nhiễu xuyên kênh. Các loại cáp: Cáp đồng trục (coaxial): Là loại cáp đầu tiên được dùng trong các LAN. Cấu tạo của Cáp đồng trục gồm: Dây dẫn trung tâm: lõi đồng hoặc dây đồng bện; Một lớp cách điện giữa dây dẫn phía ngoài và dây dẫn trung tâm; Dây dẫn ngoài: bao quanh lớp cách điện và dây dẫn trung tâm dưới dạng dây đồng bện hoặc lá. Dây này có tác dụng bảo vệ dây dẫn trung tâm khỏi nhiễu điện từ và được kết nối để thoát nhiễu; Ngoài cùng là một lớp vỏ nhựa-plastic bảo vệ cáp. Cấu tạo của cáp đồng trục. Có 2 loại cáp đồng trục: Cáp đồng trục mỏng và Cáp đồng trục dày. Cáp đồng trục mỏng (Thin cable/Thinnet): Được dùng trong mạng Ethernet 10Base2; Có đường kính khoảng 6 mm, thuộc họ RG-58; Chiều dài tối đa cho phép truyền tín hiệu là 185m; Dùng đầu nối: BNC, T connector; Số node tối đa trên 1 đoạn cáp là 30; Tốc độ : 10Mbps; Chống nhiễu tốt; Độ tin cậy: trung bình Độ phức tạp cho việc lắp đặt: trung bình; Khắc phục lỗi kém; Quản lý khó; Chi phí cho 1 node kết nối vào: thấp; Ứng dụng tốt nhất: Dùng trong mạng đường trục-Backbone. BNC connector. Sơ đồ kết nối máy tính vào hệ thống dùng Thinnet. Để kết nối một máy tính vào 1 phân đoạn mạng dùng cáp đồng trục mỏng, ta phải thực hiện theo sơ đồ kết nối trên. Cáp đồng trục dày (Thick cable/Thicknet): Được dùng trong mạng Ethernet 10Base5; Có đường kính khoảng 13 mm, thuộc họ RG-8; Khoảng cách tối đa cho phép truyền tín hiệu: 500m; Dùng đầu nối: N-series; Số node tối đa trên 1 đoạn cáp: 100; Tốc độ: 10Mbps; Chống nhiễu tốt; Độ tin cậy: Tốt; Độ phức tạp cho việc lắp đặt: cao; Khắc phục lỗi kém; Quản lý: khó; Chi phí cho 1 node kết nối vào: trung bình; Ứng dụng tốt nhất: Dùng trong mạng đường trục-Backbone. N-series connector. Để kết nối máy tính vào một phân đoạn mạng dùng cáp đồng trục dày ta phải dùng một đầu chuyển đổi-transceiver thông qua cổng AUI của máy tính. Cách kết nối tham khảo ở phần Transceiver. Cáp xoắn đôi: Cáp xoắn đôi gồm nhiều cặp dây đồng xoắn lại với nhau nhằm chống phát xạ nhiễu điện từ. Có hai loại cáp xoắn đôi được sử dụng rộng rãi trong LAN: Cáp xoắn đôi có vỏ bọc kim loại chống nhiễu- STP Cable (Shielded twisted-Pair) và Cáp xoắn đôi không có vỏ bọc kim loại chống nhiễu-UTP Cable (Unshielded Twisted- Pair). Cáp xoắn đôi có vỏ bọc chống nhiễu STP (Shielded twisted-Pair): Gồm nhiều cặp xoắn đôi được phủ bên ngoài một lớp vỏ làm bằng dây đồng bện. Lớp vỏ này có tác dụng chống nhiễu điện từ từ bên ngoài vào và chống phát xạ nhiễu bên trong. Lớp vỏ bọc chống nhiễu này được nối đất để thoát nhiễu. Cáp STP ít bị tác động bởi nhiễu điện và có tốc độ truyền qua khoảng cách xa cao hơn cáp UTP. Cấu tạo cáp STP. Khoảng cách tối đa cho phép truyền tín hiệu : 100m; Tốc độ: 100Mbps; Đầu nối: STP sử dụng đầu nối DIN (DB-9). Cáp xoắn đôi không có vỏ bọc chống nhiễu UTP (Unshielded Twisted- Pair): Gồm nhiều cặp xoắn như cáp STP nhưng không có lớp vỏ đồng chống nhiễu. Cáp UTP được sử dụng trong mạng Ethernet 10BaseT hoặc 100BaseT. Do giá thành rẻ nên đã nhanh chóng trở thành loại cáp mạng cục bộ được ưa chuộng nhất. Không có vỏ bọc chống nhiễu nên dễ bị nhiễu khi đặt gần các thiết bị và cáp khác do đó thông thường dùng để đi dây trong nhà. Đầu nối dùng RJ- 45 Cáp UTP được phân thành các loại sau : Loại 1: có 2 cặp dây xoắn, dùng truyền tín hiệu âm thanh, tốc độ < 4Mbps, ứng dụng trong mạng PSTN; Loại 2: có 4 cặp dây xoắn, tốc độ lên đến 4 Mbps, ứng dụng trong mạng Token Ring over UTP. Loại 3: có 4 cặp dây xoắn, 3 mắt xoắn trên mỗi foot, tốc độ lên đến 10 Mbps, dùng truyền tín hiệu thoại rất tốt. Loại 4: có 4 cặp dây xoắn, dùng truyền dữ liệu, tốc độ đạt được 16Mbps có thể lên đến 20Mbps, ứng dụng cho mạng Token Ring tốc độ cao. Loại 5: có 4 cặp dây xoắn, dùng truyền dữ liệu, tốc độ 100 Mbps có thể đạt 1Gbps, ứng dụng trong mạng Fast Ethernet. Loại 5e: có 4 cặp dây xoắn, dùng truyền dữ liệu, tốc độ 1Gbps, giá thành cao hơn loại 5, ứng dụng trong mạng Giga Ethernet. Loại 6: có 4 cặp dây xoắn, dùng truyền dữ liệu, tốc độ từ 1Gbps đến 10Gbps, được chỉ định thay thế cho loại 5e, ứng dụng trong mạng Super Ethernet. Đặc điểm của cáp UTP: Khoảng cách tối đa cho phép truyền tín hiệu: 100m; Lắp đặt: dễ dàng; Khắc phục lỗi: tốt; Quản lý: dễ dàng; Chi phí: thấp; Ứng dụng: mạng LAN. Ngoài cáp STP và UTP còn có cáp xoắn có vỏ bọc ScTP-FTP ( Screened Twisted- Pair) : FTP là loại cáp lai tạo giữa cáp UTP và STP, nó hỗ trợ chiều dài tối đa 100m: Cấu tạo cáp ScTp-FTP. Cáp UTP và STP sử dụng đầu nối RJ-11, RJ-45: Các kỹ thuật bấm cáp mạng: Chuẩn kết nối cáp của đầu nối RJ-45 được chia thành 2 chuẩn: T-568A và T-568B, được phân chia theo mã màu trên cáp UTP và cáp STP như sau: Cáp thẳng (Straight- Through cable): là cáp dùng để nối PC và các thiết bị mạng như Hub, Switch…. Cáp thẳng theo chuẩn 10/100 Base-T dùng 2 cặp cáp xoắn nhau và dùng chân 1,2,3,6 trên đầu RJ-45. Cặp dây xoắn thứ nhất nối vào chân 1,2, cặp dây xoắn thứ hai nối vào chân 3,6. Đầu cáp còn lại dựa vào màu nối vào chân của đầu RJ-45 ban đầu và nối tương tự: Cáp chéo (Crossover cable): là cáp dùng nối trực tiếp giữa hai thiết bị giống nhau như PC-PC, Hub - Hub, Switch - Switch. Cáp chéo trật tự dây cũng giống như cáp thẳng nhưng đầu dây còn lại phải chéo cặp dây xoắn sử dụng. Cáp Console: dùng để nối PC vào các thiết bị mạng chủ yếu dùng để cấu hình các thiết bị. Thông thường khoảng cách dây Console ngắn nên chúng ta không cần chọn cặp dây xoắn, mà chọn theo màu từ 1-> 8 sao cho dễ nhớ và đầu bên kia theo thứ tự ngược lại từ 8->1. Cáp quang (Fiber-Optic cable): Cáp quang có cấu tạo gồm dây dẫn trung tâm là sợi thủy tinh hoặc plastic đã được tinh chế nhằm cho phép truyền đi tối đa các tín hiệu ánh sáng. Sợi quang được tráng một lớp nhằm phản chiếu các tín hiệu . Cáp quang chỉ truyền sóng ánh sáng (không truyền tín hiệu điện) với băng thông cực cao nên không gặp các sự cố về nhiễu hay bị nghe trộm. Cáp dùng nguồn ánh sáng lasers, diode phát xạ ánh sáng. Cáp rất bền và độ suy tần tín hiệu rất thấp nên đoạn cáp có thể dài đến vài km. Băng thông cho phép đến 2Gbps. Nhưng cáp quang có khuyết điểm là giá thành cao và khó lắp đặt. Các loại cáp quang: Loại lõi 8.3 micron, lớp lót 125 micron, chế độ đơn. Loại lõi 50 micron, lớp lót 125 micron, đa chế độ. Loại lõi 62.5 micron, lớp lót 125 micron, đa chế độ. Loại lõi 100 micron, lớp lót 140 micron, đa chế độ. Hộp đấu nối cáp quang: do cáp quang không thể bẻ cong nên khi nối cáp quang vào các thiết bị khác chúng ta phải thông qua hộp đấu nối. Đầu nối cáp quang: đầu nối cáp quang rất đa dạng thông thường trên thị trường có các đầu nối như sau: FT, ST, FC … Sơ đồ đấu nối của cáp quang. Môi trường vô tuyến: Sóng Radio từ dãi tầng: 10KHz đến 1GHz; Sóng Viba: 21GHz đến 23GHz; Sóng Hồng ngoại 100GHz đến 1000GHz; Phần 5: Thiết kế mạng LAN Các vấn đề cần lưu ý: Khi thiết kế một hệ thống LAN ta cần chú ý những hạng mục cần thực sau đây, giúp cho việc định hướng đúng tác thiết kế xây dựng 1 hệ thống mạng LAN. Chi phí tổng thể cho việc đầu tư trang thiết bị cho toàn hệ thống; Những yêu cầu thật cần thiết cho hệ thống mạng tại thời điểm xây dựng và những kế hoạch mở rộng hệ thống trong tương lai; Khảo sát hiện trạng địa hình, địa lý, cách bố trí phòng ban; Cân nhắc áp dụng kiểu kiến trúc, công nghệ mạng thực sự cần thiết trong thời gian hiện tại và tương lai; Khảo sát và lựa chọn ISP hội tụ những điều kiện tốt nhất cho mạng LAN của mình; Lên kế hoạch tiến độ thi công, thực hiện toàn bộ công trình; Lập kế hoạch sử dụng tài chính; Lập kế hoạch chuẩn bị nhân lực; Lập bảng thống kê chi tiết cho việc triển khai đầu tư trang thiết bị; Mô hình hóa hệ thống mạng bằng phần mềm Visio; Triển khai công trình, quyết tâm thực hiện cho bằng được kế hoạch đưa ra với thời gian sớm nhất. Những yêu cầu chung của việc thiết kế mạng: Nói chung một hệ thống mạng LAN sau khi thiết kế xong phải thỏa mãn các điều kiện sau đây: Phải đảm bảo các máy tính trong công ty trao đổi dữ liệu được với nhau. Chia sẻ được máy in, máy Fax, ổ CD-ROM… Tổ chức phân quyền truy cập theo từng người dùng. Cho phép các nhân viên đi công tác có thể truy cập vào công ty. Tổ chức hệ thống Mail nội bộ và Internet. Tổ chức Web nội bộ và Internet. Cài đặt các chương trình ứng dụng phục vụ cho công việc của các nhân viên. Ngoài ra hệ thống mạng còn cung cấp các dịch vụ khác. Khảo sát hiện trạng: Cấu trúc toà nhà của công ty gồm 1 tầng trệt và 1 tầng lầu.Trong đó tầng trệt được chia thành 3 phòng ban và tầng lầu chia thành 2 phòng ban. Sơ đồ cấu trúc các phòng của toà nhà: Tầng trệt Cách phân phối các máy tính: Hệ thống mạng của công ty gồm 32 máy Client và 1 máy Server được phân phối cho 5 phòng ban như sau: Phòng Tài Chính – Kế Toán 10 máy Client Phòng Kinh Doanh 10 máy Client Phong Kỹ Thuật 10 máy Client và 1 máy Server Phòng Giám Đốc 1 máy Client Phòng Phó Giám Đốc 1 máy Client Mô hình Logic các phòng máy: Sơ đồ vật lý: Lựa chọn mô hình mạng: Do mô hình mạng được phân tích như trên, hệ thống mạng gồm 1 Server và 32 máy Client nên ở đây chúng ta sử dụng mô hình xử lý mạng tập trung với kiến trúc mạng Bus. Ngoài ra yêu cầu của hệ thống mạng là sử dụng BootRom. Ưu điểm: Dữ liệu được bảo mật an toàn, dễ backup và diệt virus. Chi phí cho các thiết bị thấp. Dùng ít cáp (303 m), dễ lắp đặt. Khi mở rộng mạng tương đối đơn giản, nếu khoảng cách xa thì có thể dùng Repeater để khuếch đại tín hiệu. Việc quản trị dễ dàng (do mạng thiết kế theo mô hình xử lý tập trung). Sử dụng Switch (không sử dụng hub) vì Switch có khả năng mở rộng mạng tối ưu hơn Hub ,tốc độ truyền dữ liệu nhanh…Ngoài ra Switch còn hỗ trợ Trunking,VLAN… Dùng cáp STP không dùng UTP vì STP chống nhiễu, tốc độ truyền tín hiệu nhanh, không bị nghe trộm. Tiết kiệm chi phí do ta sử dụng hệ thống mạng Bootrom. Không sợ xảy ra trục trặc về hệ điều hành. Khuyết điểm: Cấu hình máy Server phải mạnh (có thể là máy server chuyên dụng). Khó khăn trong việc cài đặt thêm các phần mềm cho client . Máy server phải cài nhiều dịch vụ cung cấp cho các máy client. Card mạng phải bắt buộc hỗ trợ BootRom theo chuẩn PXE với version 0.99 trở lên Phụ thuộc nhiều vào Server. Mọi sự thay đổi trên ổ cứng ảo của Client đều không có giá trị. Ram của hệ thống sẽ bị giảm do được sử dụng làm cache. Khó đáp ứng được yêu cầu của nhiều ứng dụng khác nhau. Tốc độ truy xuất không nhanh. Khi đoạn cáp hay các đầu nối bị hở ra thì sẽ có hai đầu cáp không nối được với terminator nên tín hiệu sẽ bị dội ngược và làm toàn bộ hệ thống mạng phải ngưng hoạt động. Những lỗi như thế sẽ rất khó phát hiện ra là hỏng ở chỗ nào nên công tác quản trị rất khó khi mạng lớn Thiết bị phần cứng: Thiết bị mạng : Switch: 1 Switch 24 port và 1 Switch 16 port Cáp: Sử dụng cáp STP Đầu nối cáp: Sử dụng đầu nối RJ-45 Card mạng: Card mạng phải hỗ trợ BootRom theo chuẩn PXE Bảng chi tiết từng loại thiết bị : ( tỷ giá : 1USD = 17,000VND) STT Thiết bị SL Đơn gía ($) Thành tiền 1 Cáp STP 303m 0.25 USD/m 1,287,750 2 Đầu nối RJ-45 68 cái 0.2USD/cái 231,200 3 Switch 24 port 1 cái 114USD/cái 1,938,000 3 Switch 16 port 1 cái 67USD/cái 1,139,000 4 Card mạng 33 cái 10 USD/cái 561,000 5 RomBoot 32 con 25000Đ/con 800,000 Tổng cộng 5,956,950 Máy tính: Máy Server: Vì hệ thống mạng sử dụng BootRoom nên cấu hình máy Server phải mạnh. Cấu hình đề xuất: Pentium 4, RAM 1GB, ổ cứng 120 GB chuẩn SATA hoặc SCSI, CPU tốc độ 3.0GHz, MainBoard hỗ trợ công nghệ siêu phân luồng. Bảng chi tiết cấu hình máy Server STT Linh Kiện Đặc Tính Giá Thành (USD) Số Lượng 1 MainBoard : Intel Pentium 4 Chip Intel 865PE, S/p 478 P4 3.06Ghz, AGP8X, ATA100, 4xDDRAM- 400Mhz, Sound on Board, 5PCI, Bus 800, USB2.0, 2 SATA-150 , kỹ thuật siêu phân luồng. 93 1 2 CPU: Intel Pentium 4 –3.0GC Soket 478 512K Bus 800 275 1 3 RAM: 512 DDRAM Bus 400 Mhz, PC3200 KINGMAX 78 2 HDD: 160GB SEAGATE SATA ATA/150 – 7.200 rpm 108 1 5 FDD: 1.44MB MITSUMI 6.5 1 6 VGA : 128MB ASUS V9520 MAGIC Geforce FX5200 - 8XOutTV DDR, S/p DVD 90 1 7 CASE ATX 300W 24 1 STT Linh Kiện Đặc Tính Giá Thành(USD) Số Lượng 8 MONITOR 15’’SAMSUNG Synmaster 93 1 9 KEYBOARD: MITSUMI PS/2 8 1 10 MOUSE: MITSUMI PS/2 3.5 1 11 CDROM: ASUS 52X IDE 20 1 Tổng cộng chi phí lắp ráp máy Server : 877USD =13,654,890.00 VND Máy Client: Máy tính thế hệ Pentium III , không ổ cứng, Ram 128M. Bảng chi tiết cấu hình máy và chi phí STT Linh Kiện Đặc Tính Đơn gía ($) Số Lượng 1 MainBoard : Tổng cộng Các thiết bị khác: Mordem ADSL, máy in STT Thiết bị S L Đơn gía ($) Thành tiền 1 2 Tổng cộng Phần mềm: Máy Server: Chạy hệ điều hành Microsoft Windows 2000 Server và cài các dịch vụ phục vụ cho các máy Client như: MS ISA Server, MS Exchange Server … Máy Client: Chạy hệ điều hành Microsoft Windows XP professional. Chạy các chương trình ứng dụng như: Microsoft Office XP, các phần mềm kế toán, nhân sự.Phần 6: Mạng diện rộng và WIFI Mạng chuyển mạch (Circuit Swiching Network): Để thực hiện được việc liên kết giữa hai điểm nút, một đường nối giữa điểm nút này và điểm nút kia được thiết lập trong mạng thể hiện dưới dạng cuộc gọi thông qua các thiết bị chuyển mạch. (Hình trang sau) 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 đường nối vật lý tạm thời được thiết lập giữa hai thuê bao. Với mô hình này mọi đường đều có thể một đường bất kỳ khác, thông qua những đường nối và các thiết bị chuyên dùng người ta có thể liên kết một đường tạm thời từ nơi gửi tới nơi nhận một đường nối vật lý, đường nối trên duy trì trong suốt phiên làm việc và chỉ giải phóng sau khi phiên làm việc kết th