Đồ Án Tìm hiểu kỹ thuật meganvà ứng dụng

Chương 1


TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH VÀ CÁC CÔNG NGHỆ MẠNG
1.1. Khái niệm về mạng máy tính


1.1.1. Mạng máy tính là gì


Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính được nối với nhau bởi đường truyền theo một cấu trúc nào đó và thông qua đó các máy tính trao đổi thông tin qua lại với nhau.
Đường truyền là hệ thống các thiết bị truyền dẫn có dây hay không dây dùng để chuyển các tín hiệu điện tử từ máy tính này đến máy tính khác. Các tín hiệu điện tử đó biểu hiện các giá trị dữ liệu dưới dạng các xung nhị phân (on-off). Tất cả các tín hiệu được truyền giữa các máy tính đều thuộc một dạng sóng điện từ. Tuỳ theo tần số của sóng điện từ có thể dùng các đường truyền vật lý khác nhau để truyền các tín hiệu. Ở đây đường truyền được kết nối có thể là cáp xoắn đôi, cáp đồng trục, cáp quang, dây điện thoại, sóng vô tuyến Các đường truyền dữ liệu tạo nên cấu trúc của mạng. Hai khái niệm đường truyền và cấu trúc là những đặc trưng cơ bản của mạng máy tính.
Mạng máy tính ra đời xuất phát từ nhu cầu chia sẻ và dùng chung dữ liệu. Không có hệ thống mạng thì dữ liệu trên các máy tính độc lập muốn chia sẻ với nhau phải thông qua việc in ấn hay sao chép qua đĩa mềm, CD ROM điều này gây rất nhiều bất tiện cho người dùng. Các máy tính được kết nối thành mạng cho phép các khả năng:
+ Sử dụng chung các công cụ tiện ích.


+ Chia sẻ kho dữ liệu dùng chung.


+ Tăng độ tin cậy của hệ thống.


+ Trao đổi thông điệp, hình ảnh.


+ Dùng chung các thiết bị ngoại vi ( máy in, vẽ, Fax, modem )


+ Giảm thiểu chi phí và thời gian đi lại.



1.1.2. Phân biệt các loại mạng


1.1.2.1. Phương thức kết nối mạng được sử dụng chủ yếu trong liên kết mạng
Có hai phương thức chủ yếu dó là điểm - điểm và điểm - nhiều điểm.


- Với phương thức “điểm - điểm”, các đường truyền riêng biệt được thiết lập để nối các cặp máy tính lại với nhau. Mỗi máy tính có thể truyền và nhận trực tiếp dữ liệu mà nó nhận được sau đó chuyển trực tiếp dữ liệu đi cho một máy khác để dữ liệu đó đạt tới đích.
- Với phương thức “điểm - nhiều điểm”, tất cả các trạm phân chia chung một đường truyền vật lý. Dữ liệu được gửi đi từ một máy tính sẽ có thể được tiếp nhận bởi tất cả các máy tính còn lại, bởi vậy cần chỉ ra địa chỉ đích của dữ liệu để mỗi máy tính căn cưa vào đó kiểm tra xem dữ lieu đó có phải dành cho mình không nếu đúng thì nhận nếu không thì bỏ qua.


1.1.2.2. Phân loại mạng máy tính theo vùng địa lý


- GAN (Global Area Network) kết nối máy tính từ các châu lục khác nhau.


Thông thường kết nối này thông qua mạng viễn thông và vệ tinh.


- WAN (Wide Area Network) mạng diện rộng, kết nối máy tính trong mạng nội bộ các quốc gia hay giữa các quốc gia trong cùng một châu lục. Thông thường các kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông. Các WAN được kết nối với nhau thành GAN hay tự nó đã là GAN.
- MAN (Metrôpolitan Area Network) kết nối các máy tính trong phạm vi thành phố. Kết nối này thông qua các môi trường truyền thông tốc độ cao (50-100
Mbit/s).


- LAN (Local Area Network) mạng cục bộ, kết nối các máy tính trong một khu vực bán kính hẹp thông thường khoảng vài trăm mét. Kết nối được thực hiện thông qua các môi trường truyền thông tốc độ cao. Ví dụ như cáp đồng trục thay bằng cáp quang. Lan thường được sử dụng trong nội bộ các công ty, cơ quan hay tổ chức Các LAN có thể được kết nối với nhau thành WAN.
- PAN ( Personal Area Network) mạng cá nhân, được triển khai trong phạm vi rất hẹp (ví dụ trong phạm vi bán kính vài met). Thông thường, chúng ta ít quan tâm đến mô hình mạng này đối với các hệ thống mạng hữu tuyến. Tuy nhiên, đây



lại là một mô hình mạng khá phổ biến trong hệ thống mạng không dây ( ví dụ mạng sử dụng IrDA, Bluetooth)


















































Hình 1-1: Mô hình chung của các mạng cơ bản


1.1.2.3. Phân loại mạng máy tính theo topology


- Mạng dạng sao (Star topology) Ở dạng sao, tất cả các trạm được nối vào một thiết bị trung tâm có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các trạm và chuyển tín hiệu đến trạm đích với phương thức kết nối là “điểm - điểm”.









Hình 1-2: Mạng dạng sao


- Mạng dạng tuyến (Bus Topology) Trong dạng tuyến, các máy tính đều được nối vào dây truyền chính (bus). Đường truyền chính này được giới hạn hai đầu bởi một loại đầu nối đặc biệt gọi là terminator (dùng để nhận biết là đầu cuối để kết thúc đường truyền tại đây). Mối trạm được nối vào bus qua một đầu nối chữ T (T_connector) hay một bộ thu phát (transceiver).







































Hình 1-3: Mạng dạng tuyến


- Mạng dạng vòng (Ring Topology) Các máy tính được nối với nhau thành một vòng tròn theo phương thức “điểm -điểm”, qua đó mỗi một trạm có thể nhận và truyền dữ liệu được truyền theo từng gói một.





Hình 1-4: Mạng dạng vòng


- Mạng dạng kết hợp: trong thực tế tuỳ theo yêu cầu và mục đích cụ thể ta có thể thiết kế mạng kết hợp các dạng sao, vòng, tuyến để tận dụng các điểm mạnh của mỗi dạng.
1.1.2.4. Phân loại mạng theo chức năng


- Mạng Client – Server: một hay một số máy tính được thiết lập để cung cấp các dịch vụ như file server, mail server, Web server, Printer server Các máy tính để cung cấp các dịch vụ được gọi là Server, còn các máy tính truy cập và sử dụng dịch vụ thì được gọi là client.









Network











client program

server program
chạy trên server





Hình 1-5: Mạng client-server


- Mạng ngang hàng (peer-to-peer) các máy tính trong mạng có thể hoạt động vừa như một client vừa như một Server, tức là hoạt động như nhau


























Hình 1-6: Mạng ngang hàng


- Mạng kết hợp: Các mạng máy tính thường được thiết lập theo cả hai chức năng Client-Server và Peer-to-Peer.
1.1.2.5. Phân loại 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 toà nhà hay 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 hay nhiều khu vực địa lý riêng biệt.



 Tốc độ 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 bị ảnh hưởng bởi tác động của thiên nhiên (như 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 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 và 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 16Mbps 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.
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 vào khoảng 1/106-107
 Chủ quản và điều hành mạng: Do sự phức tạp trong xây dựng và 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. Tuỳ 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 hoá.
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 thường được đi theo con đường xác định bởi cấu trúc của mạng. Khi người ta 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 độngcác điểm nút có thể thay đổi các đường đi của thông tin khi phát hiện ra có trục trặc trên đường truyền hay khi phát hiện có quá nhiều thông 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 trong việc truyền dữ liệu thông thường. Điều này có thể giải thích do việc truyền các dạng thông tin trong một khu vực nhỏ ít được quan tâm hơn như khi truyền qua những khoảng rộng lớn.
 Phương thức truyền thông:


- Mạng LAN chủ yếu sử dụng công nghệ Ethernet, Token Ring, ATM.


- Mạng WAN sử dụng nhiều công nghệ như: Chuyển mạch vòng, chuyển mạch gói, chuyển mạch khung, ATM
1.1.3. Mô hình mạng- Mô hình tham chiếu OSI 7 lớp (Open Systems Interconnection).
Ở thời kỳ đầu của công nghệ nối mạng, việc gửi và nhận dữ liệu ngang qua mạng thường gây nhầm lẫn do các công ty lớn như IBM, Honeywell và Digital Equipment Corporation tự đề ra những tiêu chuẫn cho hoạt động kết nối máy tính.