Bài giảng Mạng máy tính - Chương 3: Mạng cục bộ LAN

Ch −¬ng III : M¹ng Côc Bé Lan ..........................................................................................2

III.1. Kh¸i niÖm......................................................................................................................2

III.2. KiÕn tróc m¹ng côc b é ................................................................................................2

III.2.1. C¸c m« h×nh m¹ng LA N ....................................................................................2

III.2.2. C¸c lo¹i ®−êng truyÒn vËt lý...............................................................................5

III.2.3. C¸c ph −¬ng thøc truy nhËp ®−êng truyÒn vËt lý..............................................8

III.3. ChuÈn hãa m¹ng côc bé...........................................................................................14

III.3.1. C¸c chuÈn IEEE 802.x vµ ISO 9902.x............................................................15

III.4. C¸c kh¸i niÖm liªn qua n ...........................................................................................19

III.4.1.C¸c ph −¬ng thøc truyÒn tin ...............................................................................19

III.4.2. §¸nh ®Þa chØ (LAN Addressing ).....................................................................19

II.5. C¸c thiÕt bÞ m¹ng LAN ..............................................................................................21

1.NIC................................................................................................................................21

2. Repeater.......................................................................................................................22

3. Bridge...........................................................................................................................23

4. Switch ..........................................................................................................................24

III.6. LAN Switchin g ...........................................................................................................24

1. B¶ng ®Þa chØ MAC ( MAC address table – CAM )...............................................24

2. Giao thøc ST P .............................................................................................................24

3.VLAN...........................................................................................................................26

C©u hái «n tË p .....................................................................................................................28

1

Ch−¬ng III : M¹ng Côc Bé Lan

III.1. Kh¸i niÖm

M¹ng côc bé (LAN : Local Area Network ) : lµ m¹ng ®−îc cµi ®Æt trong mét ph¹m vi

t−¬ng ®èi nhá (nh− trong mét toµ nhµ, khu tr−êng häc...) víi kho¶ng c¸ch lín nhÊt gi÷a c¸c

m¸y tÝnh nót m¹ng chØ trong vßng vµi chôc ki-l«-mÐt trë l¹i.

C¸c ®Æc tr−ng cña m¹ng côc bé:

1. §Æc tr−ng ®Þa lý: m¹ng côc bé th−êng ®−îc cµi ®Æt trong mét ph¹m vi ®Þa lý t−¬ng

®èi nhá, nh− trong mét toµ nhµ, mét khu ®¹i häc, mét khu qu©n sù,...víi ®−êng kÝnh cña

m¹ng cã thÓ lµ tõ vµi chôc mÐt ®Õn vµi chôc kil«mÐt. Giíi h¹n trªn chØ lµ t−¬ng ®èi nhÊt lµ

trong thêi ®iÓm cã nhiÒu c«ng nghÖ míi nh− ngµy nay.

2. §Æc tr−ng tèc ®é truyÒn: m¹ng côc bé cã tèc ®é truyÒn th−êng cao h¬n so víi m¹ng

diÖn réng. Víi c«ng nghÖ m¹ng hiÖn nay, tèc ®é truyÒn cña m¹ng côc bé ®· ®¹t 100Mb/s vµ

tíi 1Gb/s.

3. §Æc tr−ng ®é tin cËy: tû suÊt lçi (error rate) trªn m¹ng côc bé lµ thÊp h¬n nhiÒu so víi

m¹ng diÖn réng: cã thÓ ®¹t tõ 10^-8®Õn 10^-11.

4. §Æc tr−ng qu¶n lý: m¹ng côc bé th−êng lµ së h÷u riªng cña mét tæ chøc nµo ®ã

(tr−êng häc, doanhnghiÖp ...) do vËy viÖc qu¶n lý, khai th¸c m¹ng hoµn toµn tËp trung, thèng

nhÊt.

III.2. KiÕn tróc m¹ng côc bé

III.2.1. C¸c m« h×nh m¹ng LAN

Cã 3 topo m¹ng th−êng ®−îc sö dông lµ : Star, Bus vµ Ring.

1. Star

2

Mçi m¸y tr¹m (host) trong m¹ng ®Òu ®−îc nèi vµo mét thiÕt bÞ trung t©m b»ng mét

®−êng truyÒn riªng. Khi mét tr¹m truyÒn d÷ liÖu, thiÕt bÞ nµy cã nhiÖm vô nhËn tÝn hiÖu cña

tr¹m ®ã vµ göi tíi tr¹m ®Ých. C¸c thiÕt bÞ trung t©m cã thÓ lµ bé ph©n chia (hub), bé chuyÓn

m¹ch (swich), bé ®Þnh tuyÕn (router).

−u ®iÓm :

- L¾p ®Æt vµ vËn hµnh ®¬n gi¶n

- DÔ dµng cÊu h×nh l¹i, kiÓm so¸t lçi vµ kh¾c phôc sù cè

- Tèc ®é cao (c¸c m¸y tr¹m ®éc lËp trong viÖc trao ®æi th«ng tin)

Nh−îc ®iÓm :

- CÇn sè l−îng c¸p lín, ph¶i ®i d©y nhiÒu

- HiÖu suÊt cña m¹ng phô thuéc vµo thiÕt bÞ trung t©m.

2. Bus

TÊt c¶ c¸c m¸y tr¹m chia sÎ chung mét ®−êng truyÒn vËt lý. §−êng truyÒn nµy ®−îc gäi

lµ bus ®−îc giíi h¹n hai ®Çu bëi mét lo¹i ®Çu nèi ®−îc gäi lµ terminal. C¸c m¸y tr¹m ®−îc

nèi vµo bus (®−êng trôc ) th«ng qua mét ®Çu nèi h×nh ch÷ T ( T-connector) hoÆc mét bé thu

ph¸t ( transreceiver).

Khi mét tr¹m truyÒn tÝn hiÖu, tÝn hiÖu ®−îc ph¸t qu¶ng b¸ trªn 2 chiÒu cña bus cã nghÜa

lµ mäi tr¹m cßn l¹i ®Òu cã kh¶ n¨ng trùc tiÕp nhËn tÝn hiÖu, nh−ng chØ cã tr¹m ®Ých lµ xö lý tÝn

hiÖu nhËn ®−îc.

3

−u ®iÓm:

- L¾p ®Æt ®¬n gi¶n

- L−îng c¸p Ýt, kh«ng ph¶i ®i d©y nhiÒu.

Nh−îc ®iÓm :

- Khã c¸ch ly ®−îc sù cè, ®é tin cËy cña m¹ng phô thuéc vµo ®−êng truyÒn chÝnh.

- Tèc ®é bÞ h¹n chÕ nÕu sè l−îng m¸y tr¹m nhiÒu.

3. Ring

C¸c tr¹m cña m¹ng ®−îc nèi vµo mét ®−êng truyÒn d¹ng vßng, mçi tr¹m kÕt nèi víi hai

nót liÒn kÒ. TÝn hiÖu ®−îc l−u chuyÓn trªn vßng theo mét chiÒu duy nhÊt, ®i qua tÊt c¶ c¸c

m¸y tr¹m.

4

−u ®iÓm :

- Tèc ®é cao

- Cã kh¶ n¨ng më réng m¹ng.

Nh−îc ®iÓm :

- Khã c¸ch ly ®−îc sù cè

- Gi¸ thµnh cao, Ýt ®−îc sö dông

III.2.2. C¸c lo¹i ®−êng truyÒn vËt lý

§−êng truyÒn vËt lý ®−îc chia lµm hai lo¹i : ®−êng truyÒn h÷u tuyÕn vµ v« tuyÕn (

wireless)

§−êng truyÒn h÷u tuyÕn gåm :

1.C¸p ®ång trôc ( coaxial cable) : sö dông trong c¸c m¹ng Bus

Gåm hai ®−êng d©y dÉn cã chung mét trôc:

Mét d©y dÉn trung t©m (th−êng lµ d©y ®ång cøng).

Mçi d©y dÉn t¹o thµnh mét ®−êng èng bao xung quanh d©y dÉn trung t©m; d©y dÉn nµy

cã thÓ lµ d©y bÖn (d¹ng l−íi) hoÆc lµ l¸ kim lo¹i, hoÆc c¶ hai còng cã t¸c dông chèng nhiÔu.

Gi÷a hai líp trªn cã mét líp c¸ch ®iÖn, ngoµi cã vá bäc b¶o vÖ b»ng plastic.

HiÖn nay th−êng sö dông c¸c lo¹i c¸p ®ång trôc sau cho c¸c m¹ng côc bé:

RG-8 vµ RG-11, 50-ohm (trë kh¸ng), ®−îc dïng cho m¹ng Thick Ethernet.

RG-58 vµ RG-11, 50-ohm ®−îc dïng cho m¹ng Thin Ethernet (10BASE2).

5

RG-59, 75-ohm, ®−îc dïng cho truyÒn h×nh c¸p.

RG-62, 93-ohm, ®−îc dïng cho m¹ng ARCnet.

2. C¸p ®ång ( c¸p ®«i xo¾n : twisted-pair cable) gåm hai lo¹i : sö dông trong c¸c m¹ng

Star.

*STP: líp bäc kim cã t¸c dông chèng nhiÔu ®iÖn tõ. Cã nhiÒu lo¹i: lo¹i chØ gåm 1 ®«i

d©y, lo¹i gåm 2 ®«i d©y vµ lo¹i 4 ®«i d©y xo¾n.

Tèc ®é lý thuyÕt cña c¸p STP lµ kho¶ng 500Mbps, tuy nhiªn Ýt khi ®¹t ®Õn 155Mbps ë

kho¶ng c¸ch 100m. M¹ng Token Ring sö dông c¸p nµy cho tèc ®é cao nhÊt lµ 16Mbps.

§é dµi ch¹y c¸p giíi h¹n trong vßng vµi tr¨m mÐt.

* UTP: tÝnh n¨ng t−¬ng tù STP, kÐm h¬n vÒ kh¶ n¨ng chèng nhiÔu vµ suy hao do kh«ng

cã vá bäc kim.

Cã 5 lo¹i c¸p UTP lµ:

UTP lo¹i 1 vµ 2 (Category 1 and 2): thÝch hîp cho truyÒn tho¹i, tèc ®é thÊp (d−íi

4Mbps).

UTP lo¹i 3 (Category 3): thÝch hîp cho truyÒn d÷ liÖu víi tèc ®é lªn ®Õn 16Mbps. Cã

c«ng nghÖ cho phÐp truyÒn tíi 100Mbps. Lµ lo¹i c¸p chuÈn cho hÇu hÕt c¸c m¹ng ®iÖn tho¹i.

UTP lo¹i 4 (Category 4): thÝch hîp cho truyÒn d÷ liÖu víi tèc ®é lªn ®Õn 20Mbps.

UTP lo¹i 5 (Category 5): thÝch hîp cho truyÒn d÷ liÖu víi tèc ®é tõ 10 Mbps lªn ®Õn

10Gbps (10BASET vµ 100BASET, ).

6

Pin EIA/TIA 568A AT&T 258A, or Ethernet

Token Ring FDDI, ATM,

#

1

2

3

4

5

6

7

8

EIA/TIA 568B

White/Orange

Orange/White

10BASE-T

and TP-PMD

White/Green

Green/White

X

White/Orange White/Green

X

Blue/White

White/Blue

Blue/White

White/Blue

Orange/White Green/White

X

White/Brown

Brown/White

White/Brown

Brown/White

- Pairs may be solid colors and not have the stripe.

- Category 5 cable must use Category 5 rated connectors.

7

3. C¸p quang (fiber-optic cable) : sö dông trong c¸c ®−êng back-bone.

C¸p sîi quang bao gåm mét d©y dÉn trung t©m (lµ mét hoÆc mét bã sîi thuû tinh hoÆc

plastic cã thÓ truyÒn dÉn tÝn hiÖu quang) ®−îc bäc mét líp ¸o cã t¸c dông ph¶n x¹ c¸c tÝn hiÖu

trë l¹i ®Ó gi¶m sù mÊt m¸t tÝn hiÖu. Bªn ngoµi cïng lµ mét líp vá plastic ®Ó b¶o vÖ c¸p. Nh−

vËy sîi quang kh«ng truyÒn dÉn tÝn hiÖu ®iÖn mµ chØ truyÒn c¸c tÝn hiÖu quang (c¸c tÝn hiÖu

d÷ liÖu d¹ng ®iÖn ph¶i chuyÓn ®æi thµnh c¸c tÝn hiÖu quang vµ khi nhËn chóng sÏ l¹i ®−îc

chuyÓn ®æi trë l¹i thµnh tÝn hiÖu ®iÖn).

C¸p sîi quang cã thÓ ho¹t ®éng ë mét trong hai chÕ ®é: Single Mode (®¬n mèt - chØ cã

mét ®−êng dÉn quang duy nhÊt) hoÆc Multi Mode (®a mèt - cã nhiÒu ®−êng dÉn quang).

4. §−êng truyÒn v« tuyÕn gåm :

- Radio

- Sãng cùc ng¾n (viba, UHF)

- Tia hång ngo¹i

III.2.3. C¸c ph−¬ng thøc truy nhËp ®−êng truyÒn vËt lý

Cã nhiÒu ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau ®Ó truy nhËp ®−êng truyÒn vËt lý ®−îc ph©n chia

thµnh hai lo¹i : c¸c ph−¬ng ph¸p truy nhËp ngÉu nhiªn (random access) vµ c¸c ph−¬ng ph¸p

truy nhËp cã diÒu khiÓn (controled access).

1. CSMA

Ph−¬ng ph¸p truy nhËp ngÉu nhiªn nµy ®−îc sö dông cho topo d¹ng bus , trong ®ã tÊt c¶

c¸c tr¹m cña m¹ng ®−îc nèi trùc tiÕp vµo bus. Mäi tr¹m ®Òu cã thÓ truy nhËp vµo bus chung

(®a truy nhËp) mét c¸ch ngÉu nhiªn vµ do vËy rÊt cã thÓ dÉn ®Õn xung ®ét (hai hoÆc nhiÒu

8

tr¹m ®ång thêi truyÒn d÷ liÖu). D÷ liÖu ®−îc truyÒn ®i theo khu«n d¹ng chuÈn trong ®ã cã

vïng th«ng tin ®iÒu khiÓn chøa ®Þa chØ cña d÷ liÖu.

Ph−¬ng ph¸p nµy cßn ®−îc gäi lµ ph−¬ng ph¸p LBT ( Listen Before Talk - Nghe tr−íc

khi nãi ) ®−îc sö dông trong m¹ng bus. Mét tr¹m muèn truyÒn d÷ liÖu ph¶i xem ®−êng

truyÒn cã rçi kh«ng. NÕu rçi th× nã truyÒn d÷ liÖu ®i, nÕu ®−êng truyÒn bËn th× tr¹m thùc hiÖn

mét trong 3 gi¶i thuËt sau:

(1): Tr¹m t¹m rót lui , chê ®îi trong mét kho¶ng thêi gian ngÉu nhiªn nµo ®ã rèi l¹i tiÕp

tôc l¾ng nghe ®−êng truyÒn.

(2): Tr¹m tiÕp tôc nghe ®Õn khi ®−êng truyÒn rçi th× truyÒn d÷ liÖu ®i víi x¸c suÊt b»ng

1 (1- persistent)

(3): Tr¹m tiÕp tôc nghe ®Õn khi ®−êng truyÒn rçi th× truyÒn d÷ liÖu ®i víi x¸c suÊt b»ng

p cho tr−íc (0<p<1) (p-persistent). Sau mét thêi gian ngÉu nhiªn, nÕu ®−êng truyÒn tiÕp tôc

bËn th× nã truyÒn d÷ liÖu víi x¸c suÊt b»ng p hay rót vµo chê ®îi víi x¸c suÊt 1-p.

A backoff algorithm is used to prevent two nodes from retransmitting simultaneously

and creating an endless number of collisions by delaying the retransmission for a variable

length of time on each node

Râ rµng lµ gi¶i thuËt (1) cã hiÖu qu¶ trong viÖc tr¸nh xung ®ét v× hai tr¹m cÇn truyÒn khi

thÊy ®−êng truyÒn bËn sÏ cïng “rót lui” chê ®îi trong c¸c thêi ®o¹n ngÉu nhiªn kh¸c nhau.

Nh−îc ®iÓm cña nã lµ cã thÓ cã thêi gian “chÕt” cña ®−êng truyÒn sau mçi cuéc truyÒn.

Ng−îc l¹i, gi¶i thuËt (2) cè g¾ng gi¶m thêi gian “chÕt” b»ng c¸ch cho phÐp mét tr¹m cã

thÓ truyÒn ngay sau khi mét cuéc truyÒn kÕt thóc. Song kh«ng may nÕu lóc ®ã cã h¬n mét

tr¹m ®ang ®îi th× kh¶ n¨ng xÈy ra xung ®ét lµ rÊt cao.

Gi¶i thuËt (3) víi gi¸ trÞ p ph¶i lùa chän hîp lý cã thÓ tèi thiÓu ho¸ ®−îc c¶ kh¶ n¨ng

xung ®ét lÉn thêi gian “chÕt” cña ®−êng truyÒn. XÈy ra xung ®ét th−êng lµ do ®é trÔ truyÒn

dÉn: mét tr¹m truyÒn d÷ liÖu (cïng sãng mang) ®i råi nh−ng do ®é trÔ truyÒn dÉn nªn cã thÓ

tÝn hiÖu ch−a ®Õn ®−îc tr¹m nhËn vµ mét tr¹m kh¸c lóc ®ã ®ang “nghe” ®−êng truyÒn cø

t−ëng lµ “rçi” vµ cø thÕ truyÒn d÷ liÖu ®i. MÊu chèt vÊn ®Ò lµ ë chç: v× c¸c tr¹m chØ “nghe

tr−íc khi nãi” (mµ kh«ng “nghe trong khi nãi”) nªn thùc tÕ cã xung ®ét nh−ng c¸c tr¹m vÉn

9

kh«ng hay biÕt g× vµ vÉn cø tiÕp tôc truyÒn d÷ liÖu ®i, g©y ra viÖc chiÕm dông ®−êng truyÒn

mét c¸ch v« Ých.

CSMA/CD

§©y lµ ph−¬ng ph¸p ®a truy nhËp c¶m nhËn sãng mang cã ph¸t hiÖn xung ®ét cßn gäi lµ

LWT( Listen While Talk - Nghe trong khi nãi), ®−îc c¶i tiÕn tõ CSMA b»ng c¸ch bæ sung

thªm qui t¾c :

Khi mét tr¹m truyÒn d÷ liÖu, nã vÉn tiÕp tôc nghe ®−êng truyÒn. NÕu ph¸t hiÖn thÊy

xung ®ét, nã ngõng ngay viÖc truyÒn vµ tiÕp tôc göi sãng mang thªm mét thêi gian n÷a ®Ó

®¶m b¶o r»ng c¸c tr¹m trªn m¹ng ®Òu cã thÓ nghe ®−îc xung ®ét.

- Sau ®ã tr¹m chê trong mét thêi gian ngÉu nhiªn nµo ®ã råi thö truyÒn l¹i theo c¸c

qui t¾c cña CSMA.

When a host on an Ethernet LAN has information to send, the following steps are taken:

1. A device with a frame to send listens until Ethernet is not busy.

2. When the Ethernet is not busy, the sender begins sending the frame.

3. The sender listens to make sure that no collision occurred.

4. Once the senders hear the collision, they each send a jamming signal, to ensure that all

stations recognize the collision.

5. After the jamming is complete, each sender randomizes a timer and waits that long.

6. When each timer expires, the process starts over with step 1.

2. Token Bus

Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc dïng cho m¹ng h×nh bus. Nguyªn lý cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ :

b

§−êng truyÒn vËt lý

Vßng logic

10

Mét tr¹m muèn truyÒn d÷ liÖu ®−îc cÊp quyÒn truy nhËp ®−êng truyÒn th«ng qua

mét thÎ bµi (token). ThÎ bµi nµy ®−îc lu©n chuyÓn trªn mét vßng logic ®−îc t¹o thµnh bëi c¸c

tr¹m cã nhu cÇu truyÒn d÷ liÖu. Khi mét tr¹m nhËn ®−îc mét thÎ bµi rçi th× nã ®−îc quyÒn

truy nhËp ®−êng truyÒn hay nghÜa lµ truyÒn d÷ liÖu trong mét kho¶ng thêi gian nµo ®ã. Sau

khi truyÒn xong d÷ liÖu hoÆc hÕt kho¶ng thêi gian cho phÐp, tr¹m ph¶i truyÒn thÎ bµi cho tr¹m

tiÕp theo trong vßng logic. ChØ c¸c tr¹m trong vßng logic th× míi ®−îc nhËn thÎ bµi vµ truyÒn

d÷ liÖu, c¸c tr¹m cßn l¹i chØ lµm nhiÖm vô nhËn d÷ liÖu nÕu cã d÷ liÖu truyÒn cho nã.

§iÒu c¬ b¶n trong ph−¬ng ph¸p nµy lµ thiÕt lËp vµ duy tr× vßng logic ®Ó cÊp quyÒn cho

c¸c tr¹m cã nhu cÇu bao gåm :

- Khëi t¹o vßng logic : khi cµi ®Æt m¹ng hoÆc khi cã lçi.

- Bæ sung mét tr¹m vµo vßng logic : c¸c tr¹m n»m ngoµi vßng logic cÇn ®−îc xem xÐt

®Þnh kú ®Ó bæ sung vµo vßng logic nÕu cã nhu cÇu truyÒn d÷ liÖu.

- Lo¹i bá mét tr¹m ra khái vßng logic : khi mét tr¹m kh«ng cßn nhu cÇu truyÒn d÷ liÖu

th× cµn lo¹i nã ra khái vßng logic ®Ó tèi −u hãa viÖc ®iÒu khiÓn truy nhËp b»ng thÎ bµi.

- Qu¶n lý lçi : gi¸m s¸t c¸c lçi ph¸t sinh trong qu¸ tr×nh nh− cã nhiÒu thÎ bµi trªn vßng,

mÊt thÎ bµi, thÎ bµi lu©n chuyÓn liªn tôc trªn vßng …

ThÎ bµi cã hai lo¹i : thÎ bµi tù do vµ thÎ bµi bËn. ThÎ bµi tù do lµ mét gãi tin ng¾n quay

quanh vßng vµ cã thÓ ®−îc chän bëi bÊt cø tr¹m nµo. Khi mét tr¹m nhËn ®−îc thÎ bµi rçi thÝ

nã cã thÓ truyÒn tin. ThÎ bµi bËn lµ c¸c ®Çu ®Ò g¾n vµo gãi d÷ liÖu. Mét tr¹m cã thÓ gi÷ chç

tr−íc b»ng c¸ch ghi møc −u tiªn cña m×nh vµo thÎ bµi. NÕu kh«ng cã tr¹m nµo cã møc −u tiªn

cao h¬n th× nã cã thÓ chiÕm thÎ bµi vµ truyÒn.

- CÊu tróc cña gãi d÷ liÖu trªn vßng gåm cã hai phÇn : thÎ bµi vµ d÷ liÖu

- ThÎ bµi cã 3 tr−êng : giíi h¹n ®Çu, ®iÒu khiÓn truy nhËp vµ giíi h¹n cuèi.

+ Giíi h¹n ®Çu khung lµ tr−êng cã kÝch th−íc 1 byte dïng ®Ó chØ phÇn ®Çu cña thÎ bµi.

Néi dung cña tr−êng kh«ng bÞ nhÇm víi d÷ liÖu v× nã ®−îc m· hãa : JK0JK000, ë ®©y J,K lµ

11

c¸c bÝt vi ph¹m luËt m· hãa Manchester ( kh«ng cã chuyÓn ®æi gi÷a bit ) trong ®ã J lµ bit cã

cïng cùc tÝnh víi bÝt tr−íc ®ã, cßn K lµ bit ng−îc cùc tÝnh víi bit tr−íc nã.

+ §iÒu khiÓn truy nhËp lµ tr−êng 1 byte dïng ®Ó ®iÒu khiÓn sù truy nhËp vµo ®−êng

truyÒn. C¸c tr¹m muèn gi÷ tr−íc thÎ bµi hay theo dâi ®−êng truyÒn sÏ thay mét trong c¸c tËp

bit ®iÒu khiÓn.

+ Giíi h¹n cuèi lµ tr−êng cã kÝch th−íc 1 byte dïng ®Ó kÕt thóc gãi d÷ liÖu, ®ång thêi

chøa c¸c th«ng tin kiÓm so¸t viÖc truyÒn d÷ liÖu.

3. Token Ring

Ph−¬ng ph¸p nµy còng dùa trªn nguyªn lý dïng thÎ bµi ®Ó cÊp quyÒn truy nhËp ®−êng

truyÒn nh−ng ë ®©y thÎ bµi lu©n chuyÓn theo vßng vËt lý chø kh«ng ph¶i vßng logic.

ThÎ bµi lµ mét ®¬n vÞ d÷ liÖu ®Æc biÖt trong ®ã cã mét bit biÓu diÔn tr¹ng th¸i sö dông

cña nã (bËn hoÆc rçi). Mét tr¹m muèn truyÒn d÷ liÖu th× ph¶i ®îi ®Õn khi nhËn ®−îc thÎ bµi

“rçi” (free). Khi ®ã tr¹m sÏ ®æi bit tr¹ng th¸i cña thÎ bµi thµnh “bËn” (busy) vµ truyÒn mét

®¬n vÞ d÷ liÖu cïng víi thÎ bµi ®i theo chiÒu cña vßng. Giê ®©y kh«ng cßn thÎ bµi “rçi” trªn

vßng n÷a, do ®ã c¸c tr¹m cã d÷ liÖu cÇn truyÒn còng ph¶i ®îi. D÷ liÖu ®Õn tr¹m ®Ých sÏ ®−îc

sao l¹i, sau ®ã cïng víi thÎ bµi ®i tiÕp cho ®Õn khi quay vÒ ®Õn tr¹m nguån. Tr¹m nguån sÏ

xo¸ bá d÷ liÖu, ®æi bit tr¹ng th¸i trë thµnh “rçi” vµ cho l−u chuyÓn tiÕp trªn vßng ®Ó c¸c tr¹m

kh¸c cã thÓ nhËn ®−îc quyÒn truyÒn d÷ liÖu.

12

Sù quay vÒ l¹i tr¹m nguån cña d÷ liÖu vµ thÎ bµi nh»m t¹o mét c¬ chÕ b¸o nhËn

(acknowledgement) tù nhiªn: tr¹m ®Ých cã thÓ göi vµo ®¬n vÞ d÷ liÖu (phÇn header) c¸c th«ng

tin vÒ kÕt qu¶ tiÕp nhËn d÷ liÖu cña m×nh. Ch¼ng h¹n, c¸c th«ng tin ®ã cã thÓ lµ:

(1) Tr¹m ®Ých kh«ng tån t¹i hoÆc kh«ng ho¹t ®éng;

(2) Tr¹m ®Ých tån t¹i nh−ng d÷ liÖu kh«ng ®−îc sao chÐp;

(3) D÷ liÖu ®· ®−îc tiÕp nhËn;

(4) Cã lçi.

Trong ph−¬ng ph−¬ng ph¸p nµy cÇn gi¶i quyÕt hai vÊn ®Ò cã thÓ dÉn ®Õn ph¸ vì hÖ

thèng. Mét lµ viÖc mÊt thÎ bµi lµm cho trªn vßng kh«ng cßn thÎ bµi l−u chuyÓn n÷a. Hai lµ

13

mét thÎ bµi “bËn” l−u chuyÓn kh«ng dõng trªn vßng. Cã thÓ cã nhiÒu gi¶i ph¸p kh¸c nhau

cho hai vÊn ®Ò nµy. Sau ®©y lµ mét gi¶i ph¸p ®−îc khuyÕn nghÞ:

§èi víi vÊn ®Ò mÊt thÎ bµi, cã thÓ quy ®Þnh tr−íc mét tr¹m ®iÒu khiÓn chñ ®éng (active

monitor). Tr¹m nµy sÏ ph¸t hiÖn t×nh tr¹ng mÊt thÎ bµi b»ng c¸ch dïng c¬ chÕ ng−ìng thêi

gian (time-out) vµ phôc håi b»ng c¸ch ph¸t ®i mét thÎ bµi “rçi” míi.

§èi víi thÎ bµi “bËn” l−u chuyÓn kh«ng dõng, tr¹m monitor sö dông mét bit trªn thÎ bµi

(gäi lµ monitor bit) ®Ó “®¸nh dÊu” (®Æt gi¸ trÞ 1) khi gÆp mét thÎ bµi “bËn” ®i qua nã. NÕu nã

gÆp l¹i mét thÎ bµi “bËn” víi bit ®· ®¸nh dÊu ®ã th× cã nghÜa lµ tr¹m nguån ®· kh«ng nhËn l¹i

®−îc ®¬n vÞ d÷ liÖu cña m×nh vµ thÎ bµi “bËn” cø quay vßng m·i. Lóc ®ã, tr¹m monitor sÏ ®æi

bit tr¹ng th¸i cña thÎ bµi thµnh “rçi” vµ chuyÓn tiÕp trªn vßng. C¸c tr¹m cßn l¹i trªn vßng sÏ

cã vai trß bÞ ®éng: chóng theo dâi ph¸t hiÖn t×nh tr¹ng sù cè cña tr¹m monitor chñ ®éng vµ

thay thÕ vai trß ®ã. CÇn cã mét gi¶i thuËt ®Ó chän tr¹m thay thÕ cho tr¹m monitor háng.

Beaconing is a Token Ring mechanism for notifying other stations that a serious error

has occurred on the network.

So s¸nh CSMA/CD víi c¸c ph−¬ng ph¸p dïng thÎ bµi

§é phøc t¹p cña c¸c ph−¬ng ph¸p dïng thÎ bµi lín h¬n nhiÒu so víi CSMA/CD. Nh÷ng

c«ng viÖc mµ mét tr¹m ph¶i lµm trong ph−¬ng ph¸p CSMA/CD ®¬n gi¶n h¬n nhiÒu so víi

hai ph−¬ng ph¸p dïng thÎ bµi. MÆt kh¸c, hiÖu qu¶ cña c¸c ph−¬ng ph¸p dïng thÎ bµi kh«ng

cao trong ®iÒu kiÖn t¶i nhÑ: mét tr¹m cã thÓ ph¶i ®îi kh¸ l©u míi ®Õn l−ît (cã thÎ bµi).

Tuy nhiªn, c¸c ph−¬ng ph¸p dïng thÎ bµi còng cã nh÷ng −u ®iÓm quan träng: ®ã lµ kh¶

n¨ng ®iÒu hoµ l−u th«ng trong m¹ng, hoÆc b»ng c¸ch cho phÐp c¸c tr¹m truyÒn sè l−îng ®¬n

vÞ d÷ liÖu kh¸c nhau khi nhËn ®−îc thÎ bµi, hoÆc b»ng c¸ch lËp chÕ ®é −u tiªn cÊp ph¸t thÎ bµi

cho c¸c tr¹m cho tr−íc. §Æc biÖt, c¸c ph−¬ng ph¸p dïng thÎ bµi cã hiÖu qu¶ cao h¬n

CSMA/CD trong nh÷ng tr−êng hîp t¶i nÆng.

III.3. ChuÈn hãa m¹ng côc bé

Do ®Æc tr−ng cña m¹ng côc bé, viÖc chuÈn hãa chØ thùc hiÖn ë hai tÇng thÊp nhÊt

lµ tÇng VËt lý vµ tÇng Liªn kÕt d÷ liÖu cña m« h×nh OSI.

IEEE ®· chia tÇng liªn kÕt d÷ liÖu thµnh hai tÇng con : LLC (Logical Link Control) vµ

MAC (Media Access Control). TÇng con LLC qu¶n lý viÖc truyÒn tin gi÷a c¸c thiÕt bÞ ®éc lËp

14

víi ®−êng truyÒn vËt lý cña m¹ng. LLC ®−îc ®Þnh nghÜa theo chuÈn IEEE 802.2 vµ hç trî c¶

c¸c dÞch vô h−íng liªn kÕt vµ kh«ng h−íng liªn kÕt ®−îc c¸c líp cao h¬n sö dông. TÇng con

MAC ®¶m b¶o viÖc truy nhËp ®−êng truyÒn.

III.3.1. C¸c chuÈn IEEE 802.x vµ ISO 9902.x

11

9

11

4

6

12

5

Hä IEEE 802.x bao gåm c¸c chuÈn sau :

IEEE 802.1 : High Level Interface

IEEE 802.2 : LLC ( Logic Link Control)

IEEE 802.3 : CSMA/CD

IEEE 802.4 : Token Bus

IEEE 802.5 : Token Ring

IEEE 802.6 : Metropolitan Area Networks ( MAN)

IEEE 802.10 : Standard for Interoperable LAN Security.

IEEE 802.11 : Wireless LAN

IEEE 802.12 : 100VG- AnyLAN

1. IEEE 802.1

lµ chuÈn ®Æc t¶ kiÕn tróc m¹ng, kÕt nèi gi÷a c¸c m¹ng vµ viÖc qu¶n trÞ m¹ng ®èi víi

m¹ng côc bé

2. IEEE 802.2

lµ chuÈn ®Æc t¶ tÇng LLC cña m¹ng côc bé

Cã 3 kiÓu giao thøc LLC chÝnh ®−îc ®Þnh nghÜa :

15

LLC- type1 : lµ giao thøc kiÓu kh«ng liªn kÕt vµ kh«ng cã c¬ chÕ b¸o nhËn.

LLC- type2 : lµ giao thøc kiÓu cã liªn kÕt.

LLC- type3 : lµ giao thøc kiÓu kh«ng liªn kÕt vµ cã c¬ chÕ b¸o nhËn.

giao thøc HDLC vµ cã c¸c khu«n d¹ng vµ chøc n¨ng t−¬ng tù.

3. IEEE 802.3

lµ chuÈn bao gåm c¶ tÇng VËt lý vµ tÇng con MAC

PhÇn cèt lâi cña IEEE 802.3 lµ giao thøc MAC dùa trªn ph−¬ng thøc truy nhËp

CSMA/CD.

a. CÊu tróc frame

§¬n vÞ d÷ liÖu trong giao thøc MAC ( gäi lµ MAC frame) cã khu«n d¹ng nh− sau :

Ethernet Version 2 (DIX Ethernet)

IEEE Ethernet (802.3)

Trong ®ã :

vµ 0.

16

- SD lµ tr−êng giíi h¹n ®Çu khung, lµ d·y bit 10101011. Sau khi bªn thu nhËn ®−îc kÝ tù

®Çu khung, ®¹t ®−îc ®ång bé kÝ tù.

- DA : ®Þa chØ tr¹m ®Ých

- SA : ®Þa chØ tr¹m göi ( tr¹m nguån)

- Length : chØ ®é dµi ( ®¬n vÞ lµ byte) cña LLC data. ChuÈn 802.3 giíi h¹n vïng d÷ liÖu

cña LLC lµ 1500 byte. Vïng d÷ liÖu nµy chøa gãi tin líp 3 (packet).

- LLC data : néi dung d÷ liÖu cña LLC

FCS.

b. C¸c chuÈn cho tÇng vËt lý cña IEEE 802.3

víi c¸ch ®Æt tªn theo quy −íc bé 3 :

- Tèc ®é truyÒn tÝn hiÖu (1, 100, 1000 Mb/s)

- Base (Baseband ) or Broad (Broadband)

- §Æc tr−ng ®−êng truyÒn ( kho¶ng c¸ch, lo¹i cable...)

* 1Base5 : Tèc ®é 1Mb/s, dïng c¸p UTP víi kho¶ng c¸ch lªn tíi 500m

(250m/segment), topo h×nh sao.

* 10Base2: T−¬ng tù nh− Thicknet nh−ng dïng c¸p ®ång trôc “gÇy” cã thÓ ch¹y víi

kho¶ng c¸ch 185 m. Tèc ®é 10Mbps, topo d¹ng bus. (ph−¬ng ¸n nµy cßn gäi lµ Thin Ethernet

hay Thinnet)

- Kho¶ng c¸ch tèi thiÓu gi÷a 2 clients : 0.5 m

- Kho¶ng c¸ch tèi ®a cña segment : 185 m

- ChiÒu dài tèi ®a toàn m¹ng : 925 m

- 1 Terminator ph¶i ®−îc nèi ®Êt

- Sè tr¹m tèi ®a trªn 1 segment :30 (c¶ Repeater)

- Tèi ®a 5 segment trªn toµn m¹ng

* 10Base5: Dïng c¸p ®ång trôc, “bÐo” ®−êng kÝnh lín (10mm) víi trë kh¸ng 50Ω, tèc

®é 10Mbps, ph¹m vi tÝn hiÖu 500m/segment, topo d¹ng bus. (ph−¬ng ¸n nµy cßn gäi lµ Thick

Ethernet hay Thicknet); kÕt nèi th«ng qua AUI

- Kho¶ng c¸ch tèi thiÓu gi÷a 2 clients : 2.5 m

17

- Kho¶ng c¸ch tèi ®a cña segment : 500 m

- ChiÒu dài tèi ®a toàn m¹ng : 2500 m

- 1 Terminator ph¶i ®−îc nèi ®Êt

- Sè tr¹m tèi ®a trªn 1 segment :100 (c¶ Repeater)

* 10BaseT: Dïng c¸p UTP (Cat 3,4,5), topo h×nh sao, tèc ®é 10Mbps, kho¶ng c¸ch tõ

Hub tíi tr¹m tèi ®a lµ 100m.

* 10BasseFL : dïng c¸p quang, 2000m

* 100BaseTx: t−¬ng tù 10BASE-T nh−ng víi tèc ®é cao h¬n: 100Mbps, dïng UTP

Cat5 (ph−¬ng ¸n nµy cßn gäi lµ Fast Ethernet )

- 100 BaseFx : 400/2000m ( Half/Full Duplex), MM ; 10.000m –SM

- 1000BaseT : Cat 5 , 100m

- 1000BaseSx : 220-550, MM

- 1000BaseLx : 3000m, SM hoÆc MM

- 1000BaseCx : 25m, Shielded Copper

4. IEEE 802.4

CÊu tróc cña frame

Preamble : >= 1 byte, t−¬ng tù nh− trong IEEE 802.3

SD : lµ tr−êng giíi h¹n ®Çu khung, cã d¹ng NN0NN000, trong ®ã N lµ kÝ hiÖu phi d÷

liÖu (nodata symbol) ®−îc chän tïy theo viÖc m· hãa tÝn hiÖu trªn ®−êng truyÒn. VÝ dô : nÕu

m· hãa tÝn hiÖu theo m· Manchester th× SD sÏ cã d¹ng JK0JK000 trong ®ã :

FC( Frame Delimiter) : chØ ra lo¹i frame lµ sè liÖu hay ®iÒu khiÓn

DA,SA : T−¬ng tù nh− 802.3

Data : chøa LLC data hoÆc th«ng tin ®iÒu khiÓn.

5. IEEE 802.5

CÊu tróc cña frame

- SD : t−¬ng tù 803.4

18

- AC (Access Control ) : dïng ®Ó ®iÒu khiÓn viÖc truy nhËp ®−êng truyÒn. Trong ®ã cã :

3 bit −u tiªn (priority bit)

1 bit tr¹ng th¸i cña thÎ bµi : 0 (thÎ bµi tù do) hoÆc 1 (thÎ bµi bËn, d÷ liÖu theo sau)

1 bit gi¸m s¸t

3 bit ®Æt chç tr−íc ( reservation bit) : chøa møc −u tiªn cña tr¹m ®ang chê ®Ó truyÒn tin.

- FC : chØ ra LLC data hay MAC control frame.

- FCS : m· kiÓm tra lçi CRC 32 bit cho c¸c vïng FC, DA, SA, Data

III.4. C¸c kh¸i niÖm liªn quan

III.4.1.C¸c ph−¬ng thøc truyÒn tin

Hafl-duplex : trong c¸c m¹ng 10BaseT sö dông Hub.

Full-duplex : trong c¸c m¹ng 10BaseT sö dông Switch.

III.4.2. §¸nh ®Þa chØ (LAN Addressing)

Nh»m x¸c ®Þnh mét thiÕt bÞ riªng rÏ hoÆc mét nhãm thiÕt bÞ trªn mét m¹ng LAN. Mçi

thiÕt bÞ (Card m¹ng) trªn m¹ng LAN ®−îc g¸n mét ®Þa chØ MAC, IEEE ®Þnh nghÜa khu«n

m¹ng vµ ®Þa chØ nµy lµ duy nhÊt .

1. Unicast Address :

12 sè hexa, ®−îc chia lµm 2 phÇn :

- 3 byte ®Çu (24 bit ) ®−îc g¸n cho mçi nhµ s¶n xuÊt bëi IEEE, ®−îc gäi lµ OUI (

oganizationally unique identifier). The OUI sometimes is referred to as the Vendor ID.

- 3 byte sau ( 24 bit) ®−îc nhµ s¶n xuÊt g¸n b»ng mét sè mµ kh«ng bao giê ®−îc sö

dông l¹i.

VD : Mét sè OUI

00 00 00 – 00 00 09 : Xerox Corp

00 01 02 – 00 01 03 : 3 Com

00 00 0C, 00 E0 4F … : Cisco

00 E0 4C : Realtek Semiconductor Group

19

00 40 63 : VIA Technologies Inc

00 13 E8 : Intel

2. Group Address

§Þa chØ nhãm dïng ®Ó x¸c ®Þnh nhiÒu h¬n mét card m¹ng. IEEE ®Þnh nghÜa 3 lo¹i ®Þa

chØ nhãm :

- Broadcast address (§i¹ chØ qu¶ng b¸): cã d¹ng FFFF.FFFF.FFFF. NÕu ®Þa chØ ®Ých

trong khung lµ ®Þa chØ qu¶ng b¸ th× tÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ trong LAN ®−îc phÐp xö lý khung nµy.

- §Þa chØ multicast ( multicast address): ®−îc sö dông trong m¹ng Ethernet vµ FDDI

§−îc IANA quy ®Þnh : 3 byte ®Çu trong MAC address cã gi¸ trÞ lµ 10 - 00 - 5e

- Functional address : chØ ®−îc sö dông trong m¹ng Token Ring, nh»m chØ ra c¸c thiÕt

bÞ cung cÊp chøc n¨ng ®Æc biÖt trªn m¹ng.VÝ dô: ThiÕt bÞ cã ®Þa chØ c000.000.001 lµm nhiÖm

vô Active Monitor.

nèi chung mét ®−êng truyÒn vËt lý hoÆc sö dông chung mét c«ng nghÖ (frame-relay, ppp)

Khi tr¹m ®Ých nhËn ®−îc dßng bit truyÒn tíi (do L1 thùc hiÖn), nã sÏ l−u trong bé ®Öm

(buffer in cache) cho ®Õn khi nhËn ®−îc mét frame. Sau ®ã L2 sÏ tiÕn hµnh c¸c b−íc sau :

- Frame cã hîp lÖ kh«ng?

- KiÓm tra FCS hoÆc CRC

- Frame cã qu¸ nhá hoÆc qu¸ lín

- Frame cã göi ®Õn ®Þa chØ cña m×nh kh«ng ?

- Frame yªu cÇu giao thøc líp trªn lµ g× (IP, IPX )

- Giao thøc líp trªn cã ®ang ho¹t ®éng hay kh«ng ?

- Lo¹i bá header vµ trailer cña líp 2

- ChuyÓn packet hay datagram lªn L3

TÇng 3 sÏ lµm c¸c nhiÖm vô sau :

§èi víi c¸c tr¹m cuèi :

- X¸c ®Þnh cã ®óng packet göi cho m×nh hay kh«ng ?

- KiÓm tra checksum, lo¹i bá header

20