Tiểu Luận Kỹ thuật truyền số liệu trong mạng máy tính cục bộ

Định dạng file word


Mục Lục

Tổng quan. 4
1. Các mạng LAN nối dây. 4
1.1 Các topo. 4
1.2 Môi trường truyền dẫn. 6
1.2.1. Cáp xoắn đôi (Twisted-pair Cable). 6
1.2.2 Cáp đồng trục (Coaxial Cable). 7
1.2.3 Cáp sợi quang (Fiber Optic Cable). 7
1.3 Các phương pháp điều khiển truy xuất môi trường. 9
1.3.1 Đa truy xuất cảm nhận sóng mang có phát hiện đụng độ CSMA/CD 9
1.3.2 Token (thẻ) điều khiển. 10
1.3.3 Vòng được chia khe (slotted ring). 11
1.4 Hệ thống Ethernet và Fast Ethernet (CSMA/CD). 12
1.4.1Điều khiển truy xuất IEEE 802.3. 12
1.4.2 Hệ thống CSMA/CD 14
1.4.3 Cấu trúc frame và các tham số hoạt động. 14
1.4.4 Hoạt động truyền frame. 15
1.4.5 Tiếp nhận frame. 15
1.4.6 Các đặc tả IEEE 802.3 có băng thông 10Mbps. 16
1.4.7 Các đặc tả IEEE 802.3 có băng thông 100Mbps. 20
1.5 Hệ thống Token ring và FDDI. 20
1.5.1 Điều khiển truy xuất môi trường trong IEEE 802.5. 20
1.5.2 Khuôn dạng Frame IEEE 802.5. 21
1.5.3 Đặc tả lớp vật lí IEEE 802.5. 22
1.5.4 Điều khiển truy xuất FDDI. 22
1.6 Hệ thống token bus. 24
1.6.1 Khái quát. 24
1.6.2 Hoạt động cơ bản. 25
1.6.3 Chuyển token. 26
1.6.4 Cửa sổ đáp ứng. 26
1.6.5 Khởi động. 27
1.6.6. Hoạt động ưu tiên. 28
1.7 Hệ thống 100VG – AnyLAN 29
1.7.1 Topo. 29
1.7.2 Điều khiển truy xuất môi trường. 29
1.7.3 Đặc tả lớp vật lý của 100VG-Any LAN 32
1.8 ATM LAN (Asynchronous Transfer Mode). 32
1.9 Fibre Channel 34
1.9.1 Khái quát. 34
1.9.2 Các phần tử Fibre Channel 35
1.9.3 Kiến trúc giao thức Fibre Channel 36
1.9.4 Môi trường và giao tiếp vật lý. 37
1.9.5 Giao thức truyền. 37
1.9.6 Giao thức đồng bộ frame. 37
1.9.7 Các dịch vụ chung. 38
1.9.8 Các giao thức lớp trên (Ánh xạ). 38
2. Các LAN không dây. 39
2.1 Khái quát. 39
2.2 Đường truyền không dây. 40
2.2.1 Đường truyền bằng sóng radio. 40
2.2.2 Đường truyền bằng sóng hồng ngoại 40
2.3. Các lược đồ truyền. 41
2.3.1. Lược đồ truyền sóng radio. 41
2.3.2. Lược đồ hồng ngoại (infrared). 43
2.4. Các phương pháp điều khiển truy xuất môi trường. 44
2.4.1. CDMA (Code-Division Multiple Access). 44
2.4.2. CSMA/CD 44
2.4.3. CSMA/CA 45
2.4.4. TDMA 45
2.4.5. FDMA 45
2.4.6. Chức năng bổ sung. 45
2.5. Các chuẩn. 46
3. Các giao thức. 47
3.1. Các dịch vụ lớp MAC 47
3.2. Lớp LLC 48
3.3. Lớp mạng. 48


Tổng quan
Các mạng số liệu cục bộ thường được gọi đơn giản là mạng cục bộ và gọi tắt là LAN. Chúng thường được dùng để liên kết các đầu cuối thông tin phân bố trong một tòa nhà hay một cụm công sở nàođó. Thí dụ có thểdùng LAN liên kết các máy trạm phân bố ở các văn phòng trong một cao ốc hay trong khuôn viên của trường đại học, cũng có thể liên kết các trang thiết bị mà nền tảng cấu tạo của chúng là máy tính phân bố xung quanh một nhà máy hay một bệnh viện. Vì tất cả các thiết bị đều được lắp đặt trong một phạm vi hẹp nên các LAN thường được xây dựng và quản lý bởi một tổ chức nào đó. Chính vì lý do này mà các LAN được xem là các mạng dữ liệu tư nhân.
Điểm khác biệt chủ yếu giữa một đườ ng truyền thông tin được thiết lập bằng LAN và một cầu nối được thực hiện thông qua mạng số liệu công cộng là một LAN thường cho tốc độ truyền số liệu nhanh hơn do đặc trưng phân cách về mặt địa lý và cự ly ngắn. Trong ngữ cảnh của mô hình tham chiếu OSI thì khác biệt này chỉ tự biểu lộ tại các lớp phụ thuộc mạng. Trong nhiều trường hợp các lớp giao thức cấp cao hơn trong mô hình tham chiếu giống nhau trong cả LAN và mạng số liệu công cộng. Có hai loại LAN hoàn toàn khác nhau: LAN nối dây và LAN không dây (wireless LAN) như bao hàm trong tên của từng loại , LAN nối dây dùng các dây nối cố định thực như cáp xoán, cápđồng trục để làm môi tr ườ ng truyền dẫn trong khiđó các LAN không dây dùng sóng vô tuyến hay sóng ánh sáng để làm môi tr ườ ng truyền dẫn, cách tiếp cận với hai loại là khác nhau.

1. Các mạng LAN nối dây
Trước khi nghiên cứu cấu trúc và hoạt động của các kiểu LAN nối dây cần nhận diện một vài yếu tố cần chọn lựa trong xây dựng LAN.
1.1 Các topo
Hầu hết các mạng diện rộng WAN thí dụ như mạng điện thoại công cộng PSTN (publicswitching telephone network), dùng topo dạng lưới, tuy nhiên do đặc thù phạm vi vật lý giới hạn của các thuê bao (DTE ) trên LAN nên cho phép dùng các topo đơn giản hơn. Có 4 topo thông dụng là Bus, Ring, Star, Hub/Tree.

Hình 1.1.1: Topo dạng Bus Hình 1.1.2: Topo dạng Ring


Hình 1.1.3: Topo dạng Star Hình 1.1.4: Topo dạng Hub/Tree

Tổng đài PABX (Pritvate Automatic Branch eXchange) là một dạng Star Topo. Một cầu nối đượ c thiết lập xuyên qua một tổng đài PABX Analog truyền thống bằng nhiều phương pháp giống với một cầu nối được thực hiện qua mạng PSTN Analog, trong đó tất cả các con đường xuyên qua mạng đều được thiết kế chỉ để mang tín hiệu thoại có băng thông giới hạn. Do đó muốn truyền số liệu phải dùng các modem, tuy nhiên hầu hết các PABX hiện đại dùng kỹ thuật chuyển mạch số và do đó cũng được gọi là tổng đài số cá nhân PDX (Pritvate Digital eXchange). Với sự xuất hiện các IC giá rẻ thực hiện các chức năng chuyển đổi analog digital và ngược lại, làm cho việc mở rộng chế độ làm việc digital thuê bao nhanh chóng trở thành hiện thực. Điều này có nghĩa những đường chuyển mạch 64 Kbps thường được dùng cho, điện thoại số sẽ luôn có sẵn tại mỗi kết cuối thuê bao, do đó có thể được dùng cho cả thoại và số liệu. Tuy nhiên ứng dụng chủ yếu của PDX là cung cấp một đường truyền dẫn chuyển mạch cho phiên thông tin cục bộ giữa các đầu cuối tích hợp thoại và số liệu, phục vụ trao đổi thư điện tử, truyền tập tin Hơn thế nữa, kỹ thuật số trong PDX cho phép cung cấp các dịch vụ như voice store and forward và teleconferencing (nhiều thuê bao tham gia vào cuộc gọi đơn).
Các topo thích hợp hơn với các LAN đã được thiết kế để thực hiện chức năng của các mạng truyền số liệu nhỏ nhằm liên kết với máy tính cục bộ, đó là topo dạng Bus và dạng Ring, thông thường trong topo dạng Bus cáp mạng được dẫn qua các vị trí có DTE cần nối vào trong mạng, và một kết nối vật lý được thực hiện tại đó để cho phép các DTE truy xuất các dịch vụ mạng. Tiếp đó là một mạch điều khiển truy xuất và các giải thuật được dùng để chia sẻ băng thông truyền dẫn có sẵn cho nhóm DTE được nối vào mạng.
Với topo Ring cáp mạng đi từ một DTE đến một DTE khác cho đến khi các DTE được nối thành với nhau thành một vòng. Đặc trưng của Ring là một liên kết điểm nối điểm trực tiếp với mỗi DTE láng giềng hoạt động theo một chiều. Cần một giải thuật thích hợp làm nhiệm vụ chia sẻ việc sử dụng Ring giữa các user trong nhóm.
Tốc độ truyền dữ liệumđược dùng trong Bus và Ring vào khoảng từ 1đến 100 Mbps, điều đó khá phù hợp với việc liên kết nhóm các thiết bị cục bộ dựa trên nền máy tính chẳng hạn như các Workstation trong các văn phòng hay các bộ điều khiển thông minh xung quanh một hệ xử lý nào đó.
Một dạng topo khác được gọi là hub/tree. Mặc dù các mạng này giống như mạng star nhưng hub chỉ đơn giản là kết nối dạng bus hay ring được tập trung lại tại một đơn vị trung tâm. Các dây dẫn dùng để kết nối mỗi DTE vào bus hay ring được mở rộng ra từ hub. Do đó, không giống như PDX, hub không thực hiện bất kỳ hoạt động chuyển mạch nào, nó chỉ làm chức năng của một tập các bộ lặp truyền lại tất cả các tín hiệu nhận được từ các DTE đến các DTE khác theo phương pháp như trong các mạng bus và ring. Hub cũng có thể kết nối theo dạng phân cấp hình cây.

1.2 Môi trường truyền dẫn
Môi trường truyền dẫn để tạo ra các đường liên kết vật lý các nút mạng có thể là cáp đồng trục, cáp sợi quang, cáp xoắn đôi, radio. Mỗi loại môi trường truyền dẫn đều chỉ phù hợp với tình trạng kết nối mạng và yêu cầu tốc độ truyền dữ liệu giữa các nút mạng. Cáp xoắn, cáp đồng trục và cáp quang là môi trường truyền dẫn chủ yếu của mạng LAN.
1.2.1. Cáp xoắn đôi (Twisted-pair Cable)
Loại cáp này gồm 2 đường dây dẫn đồng trục được xoắn vào nhau nhằm giảm nhiễu điện từ gây ra bởi môi trường xung quanh và gây ra bởi bản thân chúng với nhau. Có loại cáp xoắn đôi được dùng là cáp có vỏ bọc kim STP (Shield Twisted Pair) và cáp không có vỏ bọc kim UTP.

Hình 1.2.1: Cáp STP và UTP

STP: Lớp bọc kim bên ngoài cáp xoắn đôi có tác dụng chống nhiễu điện từ. Có nhiều loại chỉ gồm 1 đôi dây xoắn ở trong vỏ bọc kim, nhưng cũng có loại gồm nhiều đôi dây xoắn. Tốc độ truyền trên cáp này là 155 Mbps, khoảng cách là 100m.
UTP: Tính năng tương tự như STP chỉ kém về khả năng chống nhiễu và suy hao do không có vỏ bọc kim loại. Có 5 lọa thường dùng là:
- UTP loại 1 và 2: sử dụng thích hợp cho truyền thoại và số liệu tốc dộ thấp (duwos 4 Mbps).
- UTP loại 3: thích hợp cho việc truyền tốc độ lên đến 16 Mbps.
- UTP loại 4: thích hợp cho việc truyền tốc độ lên đến 20 Mbps.
- UTP loại 5: thích hợp cho việc truyền tốc độ lên đến 100 Mbps.
Trên phần lớn các tuyến thuê bao, cáp đôi được dùng một cách phổ biến vì dễ dàng và kinh tế, những cáp đôi này được cách điện cẩn thận băng Polivinyl hoặc Poliethylene, được xoắn vào một sợi cáp, PVC hoặc PVC được dùng và sau đó lớp bọc cáp sẽ được phủ bên ngoài dây cáp. Để tránh hư hỏng vì bị ẩm hở/ngắt mạch điện người ta dùng băng nhôm hoặc đồng vào giữa các vỏ. Một cách tổng quát với các loại cáp địa phương các dây điên có lõi đường kính 0.4, 0.5, 0.65 và 0.9 được sử dụng một cách rộng rãi.