Đọc truyện mang may tinh - giao trinh mang mtinh 1

giao trinh mang mtinh 1

Trước Sau

Màu nền

Font chữ

Font size

Chiều cao dòng

Bài 1: các khái niệm cơ bản

1. Mạng máy tính là gì?

- Một mạng máy tính ( a communication network) là một sự kết nối một số các thiết bị và cung cấp 1 môi trường để truyền dữ liệu từ 1 thiết bị này đến 1 thiết bị khác.

- Kích cỡ của 1 mạng thay đổi từ 1 mạng nhỏ với khoảng vài chục thiết bị cho đến những mạng lớn với hang triệu thiết bị. Đường kính của mạng cũng có thể thay đổi từ phạm vi 1 căn phòng cho đến 1 tòa nhà, 1 khu ký túc xá hoặc trải rộng trên phạm vi vài thành phố. Với các mạng khác nhau có thể dùng các giao thức (protocol) khác nhau

2. Phân loại mạng máy tính

- Thông thuờng các mạng máy tính được phân chia thành các loại sau:

+ Local Area Networks (LANs) – mạng địa phương hay mạng cuc bộ

+ Metropolitan Area Networks (MANs) Mạng thành phố

+ Wide Area Networks (WAN) mạng diện rộng

Mạng LAN

a,Mạng LAN: Là một mạng nhỏ, thông thường là 1 tòa nhà hay 1 số các tòa nhà gần nhau. Mạng LAN được sở hữu bởi một cơ quan hay 1 tổ chức.

- Mạng LAN cung cấp dải tần số cao

- Với mạng LAN tỷ lệ lỗi (error rate) và độ trễ (delay) là rất nhỏ khi truyền số liệu.

- Một số công nghệ đang được sử dụng phổ biến cho LANs như là Ethernet, Token Ring, Wi-fi…

Độ rộng dải tần là mức chênh lệnh giữa tần số cao nhất và thấp nhất có trên một kênh truyền thông. Phạm vi tần số này được đo bằng hertz (số vòng trên 1 giây). Ví dụ, các tín hiệu truyền thông dùng trong giao tiếp điện thoại có tần số giọng nói biến thiên từ 400 đến 3400 Hz. Như vậy, độ rộng dãi tần của giọng nói là 3000 Hz. Độ rộng dãi tần thường được dùng để chỉ lưu lượng của một hệ thống, nhưng nó chỉ liên quan gián tiếp đến lưu lượng đó.

Tốc độ dữ liệu ( data rate) hay dung năng ( capacity) là một cách tốt hơn để chỉ lượng dữ liệu có thể đi qua một hệ thống.

Dung năng của một kênh dữ liệu là số đo tốc độ truyền của nó, thường được đo bằng bps ( bits per second: số bit trên một giây). Độ rộng dãi tần càng lớn thì tốc độ truyền càng cao.

Mọi hệ thống truyền thông vật lý, dù đó là cáp đồng, không khí hay cáp quang, đều có độ rộng dải tần giới hạn. Chú ý rằng, những tiếng ồn trong hệ thống truyền cũng làm giới hạn tốc độ dữ liệu.

Tốc độ dữ liệu ( data rate) hay dung năng ( capacity) là một cách tốt hơn để chỉ lượng dữ liệu có thể đi qua một hệ thống.

b, MAN

- Một mạng MAN là 1 sự tối ưu hóa trên một phạm vi địa lý rộng hơn LAN, từ một vài tòa nhà cho tới toàn bộ thành phố.

- Một vài công nghệ được sử dụng cho MAN như ATM - Asynchronous Transfer Mode , FDDI - Fiber distributed data interface, SMDS - Switched multimegabit data service

- MAN được dùng để liên kết các LAN không sử dụng các đường cáp, chẳng hạn như dùng sóng microwave, radio, infrared-laser.

- Hầu hết các tổ chức, trường học thuê các đường chuyển mạch từ các hãng truyền thông, thay vì lắp đặt các đường cáp trên những khoảng cách lớn sẽ rất đắt tiền.

- Thông thường 1 mạng MAN được sở hữu và vận hành bởi một tổ chức nhưng sẽ được sử dụng bởi nhiều cá nhân và các tổ chức khác (thuê bao)

MAN cũng cung cấp 1 độ rộng dải tần từ mức độ vừa phải cho đến tương đối cao.

-Tỷ tỷ lệ lỗi (error rate) và độ trễ (delay) là rất nhỏ khi truyền số liệu và cao hơn (đôi chút) LANs

c, WAN

- WAN là các mạng trải trên các phạm vi địa lý rộng lớn, dùng để liên kết các thành phố, các khu vực và các quốc gia với nhau.

- WAN dùng để liên kết các LANs hay các mạng máy tính khác, chẳng hạn như Internet…

- WAN sử dụng các công nghệ như: X25, Frame relay, ATM, công nghệ chuyển mạch (circuit switching) hay công nghệ chuyển gói (packet switching)

- WAN cung cấp 1 độ rộng dải tần từ mức độ thấp cho đến vừa phải.

- Tỷ tỷ lệ lỗi (error rate) và độ trễ (delay) khi truyền dữ liệu cao hơn MANS và LANs.

3. Topology – Liên kết mạng – Topo mạng

- Topology là cách thức kết nối các máy tính và các thiết bị ngoại vi khác trong 1 mạng máy tính.

Có hai loại liên kết mạng: không tập trung (Decentralized) và tập trung (Centralized)

3.1 Dạng liên kết không tập trung bao gồm:

a, Bus Topology – Topo dạng thẳng.

Tất cả các máy trạm (stations) được kết nối trực tiếp vào đường truyền (bus) bằng 1 thiết bị gọi là tap. Sự trao đổi dữ liệu giữa máy trạm và bus là Full-duplex.

- Một số thuật ngữ trong truyền thông:

+ Simplex: Truyền thông 1 chiều từ người gửi (transmitter) đến người nhận (receiver)

+ Half – duplex: Truyền thông hai chiều nhưng tại 1 thời điểm chỉ có 1 chiều được gửi.

+ Full-duplex: Truyền thông 2 chiều sảy ra đồng thời.

- Dữ liệu từ 1 máy trạm được truyền dọc theo đường truyền theo cả 2 hướng. Tất cả các máy trạm có thể nhận được dữ liệu truyền trên mạng. Tại hai đầu của bus có các terminators. Nhiệm vụ của các terminators là gỡ bỏ chúng khỏi đường truyền để cho các gói tin không bị truyền ngược lại gây tắc nghẽn đường truyền.

+ Ưu điểm:

- Dễ dàng lắp đặt mạng

- Giá thành thấp

+ Nhược điểm:

- Độ dài của cáp và số lượng máy trạm bị hạn chế

- Khó khăn trong việc cô lập lỗi trên mạng

- Lỗi cáp sẽ ảnh hưởng tất cả các máy trạm

- Tăng số lượng máy trạm sẽ giảm tôc độ của mạng

b, Tree Topology – Topo dạng cây.

- Là sự tổng quát hóa của bus topology. Đường truyền là 1 cáp được chia nhánh và không có nối vòng.

- Tree topology được bắt đầu bằng một điểm được gọi là head-end. Một hoặc nhiều cáp được bắt đầu từ head-end, mỗi một cáp có thể có các nhánh.

- Truyền dữ liệu tại mỗi một máy trạm được truyền trên toàn bộ đường truyền và có thể nhận được bởi tất cả các máy trạm.

c, Ring Topology – Topo dạng vòng

Trong Ring Topology có một số lượng các các thiết bị lặp (repeaters) và các máy trạm được kết nối bởi 1 kết nối điểm-điểm (point-to-point) trong một đường truyền khép kín. Các kết nối theo một hướng duy nhất và dữ liệu được truyền trên đường truyền theo chỉ một hướng.

Mỗi máy trạm được kết nối vào mạng tại 1 repeater và có thể truyền dữ liệu vào đường truyền thông qua repeater. Dữ liệu đựơc truyền theo từng khung (frame) qua tất cả các máy trạm. Máy trạm đích ghi nhận địa chỉ của nó và copy frame vào vùng đệm (và có thể xóa frame trên đường truyền).

- Vì có nhiều máy trạm cùng chia sẻ đường truyền nên việc điều khiển truy nhập đường truyền là cần thiết để xác định máy trạm nào có quyền truyền các frame vào đường truyền.

- Ưu điểm:

- Lỗi cáp ảnh hưởng tới 1 số lượng nhất định người dùng.

- Tất cả các máy trạm có quyền bằng nhau khi truy nhập mạng (khi mạng chịu tải lớn).

- Tăng số lượng máy trạm chỉ làm giảm đôi chút hiệu suất của mạng

- Nhược điểm:

- Tốn kém trong việc mua dây (do phải nối vòng).

- Khó khăn trong kết nối mạng.

- Tốn kém trong việc mua các repeater.

- Lãng phí đường truyền (khi mạng chịu tải nhẹ).

3.2 Dạng liên kết tập trung bao gồm: Star Topology – Kết nối dạng ngôi sao

- Trong Star topology mỗi một máy trạm được nối trực tiếp vớimột nút trung tâm chung bằng kết nối point-to-point. Loại cáp dùng để kết nối có thể là cáp sắn đôi (twisted pairs) hoặc cáp quang (filber optics)

- Có hai cách lựa chọn để điều hành nút trung tâm:

+ Nút trung tâm có chức năng như một trạm phát (broadcast). Một frame được truyền đi từ một máy trạm sẽ được truyền đi khắp các đường liên kết (link). Trong trường hợp này cấu trúc vật lý của mạng là star nhưng về mặt logic nó là 1 bus. Thiết bị dùng cho nút trung tâm thường là HUB

+ Nút trung tâm có chức năng như là một thiết bị chuyển mạch khung. Mỗi 1 frame khi được gửi đi từ máy trạm sẽ được đưa vào vùng đệm của nút trung tâm, nút trung tâm sẽ đọc frame để xác định địa chỉ của máy trạm đích (MAC address) sau đó sẽ chuyển frame đến trạm đích. Thiết bị dùng cho nút trung tâm thường là SWITCH

- Ưu điểm:

- Dễ dàng khi thêm máy trạm.

- Điều khiển trung tâm, có thể chia các máy trạm thành các mạng LAN nhỏ hơn (Virtual LAN –VLAN)

-Nhược điểm:

- Hỏng hub hoặc Switch sẽ làm ảnh hưởng tới tất cả các máy trạm kết nối tới hub hoặc switch này

4. Protocol – Giao thức mạng

- Một protocol là 1 tập hợp các qui tắc dùng để điều khiển sự truyền thông giữa các máy tính trong một mạng.

- Những quy tắc này bao gồm các nguyên tắc dùng để điều chỉnh các tính chất của một mạng: phương pháp truy cập (access method), cấu trúc vật lý (physical topology), loại cáp (type of cables) và tốc độ truyền dữ liệu (data rates).

- Các giao thức được dùng phổ biến hiện nay bao gồm:

+ Các giao thức cho mạng LAN: Ethernet, LocalTalk, Token Ring, FDDI, Frame relay

+ Các giao thức cho mạng WAN: ATM,

5. Kiến trúc phân tầng và chuẩn hóa mạng.

- Khi các máy tính, các thiết bị đầu cuối hay các thiết bị sử lý dữ liệu trao đổi dữ liệu, các thủ tục tham gia vào quá trình này có thể là rất phức tạp.

- Ví dụ quá trình gửi 1 file giữa 2 máy tính:

+ Cần có 1 đường truyền giữa 2 máy tính (trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua mạng truyền thông), các công việc cần thực hiện được liệt kê sau đây:

i, Hệ thống nguồn (bên gửi) cần phải:

+ Kích hoạt đường truyền dữ liệu trực tiếp

+ Thông báo cho mạng truyền thông địa địa chỉ hay tên của hệ thống đích

ii, Hệ thống nguồn cần phải chắc chắn rằng hệ thống đích đã sẵn sàng nhận dữ liệu.

iii, Ứng dụng gửi file trên hệ thống nguồn cần phải chắc chắn rằng chương trình quản lý file trên hệ thống đích đã sẵn sàng để nhận và lưu trữ file cho người dùng.

iv, Nếu định dạng file trên 2 hệ thống là không tương thích nhau thì 1 trong 2 hệ thống cần phải thực hiện chức năng điều chỉnh định dạng file.

- Nhũng công việc trên (module) được chia nhỏ thành các công việc nhỏ hơn và được thực hiện riêng rẽ.

- Trong kiến trúc giao thức (protocol architecture) những module được sắp xếp theo 1 ngăn xếp (stack) đứng. Mỗi một module (hay còn gọi là một lớp - layer) thực hiện 1 tập hợp các chức năng để liên kết với các hệ thống khác.

- Mỗi một lớp phụ thuộc vào lớp bên dưới nó để thực hiện 1 số chức năng cơ bản (primitive functions) và cung cấp các dịch vụ cho lớp cao hơn.

- Một cách lý tưởng là các lớp nên được định nghĩa sao cho những thay đổi trong một lớp không đòi hỏi những thay đổi trong các lớp khác.

Những yếu tố quan trọng của giao thức là:

Syntax: Quan tâm đến định dạng của khối dữ liệu sẽ được gửi đi (header, data, trailer…)

Semantics: Bao gồm thông tin điều khiển để kết hợp và kiểm soát lỗi (sequence, FCS…).

Timing: Bao gồm đồng bộ về thời gian và thứ tự (Timer, round trip…).

6. Mô hình 3 lớp (Three layers Model)

- Một cách tổng quát, truyền thông bao gồm 3 tác nhân: Các ứng dụng, các máy tính, và các mạng máy tính.

- Các ứng dụng chạy trên các máy tính, các máy tính này có thể hỗ trợ đồng thời nhiều ứng dụng.

- Các máy tính được kết nối với các mạng và dữ liệu được chuyển từ máy tính này đến các máy tính khác bằng các mạng. Do đó việc truyền dữ liệu từ một ứng dụng đến ứng dụng khác bao gồm: Nhận dữ liệu đến máy tính mà tại đó ứng dụng được cài đặt và sau đó là nhận dữ liệu đến ứng dụng.

- Một cách tự nhiên, việc truyền thông được tổ chức thành 3 lớp tương đối độc lập:

+ Lớp truy nhập mạng (network access layer).

+ Lớp giao vận (transport layer)

+ Lớp ứng dụng (appliacation layer).

- Lớp truy nhập mạng : Quan tâm đến việc trao đổi dữ liệu giữa máy tính và mạng. Máy tính gửi dữ liệu cần phải cung cấp cho mạng địa chỉ của máy tính nhận dữ liệu để mạng gửi dữ liệu đến đích một cách chính xác. Máy tính gửi cũng có thể yêu cầu một số dịch vụ chẳng hạn như quyền ưu tiên, quyền ưu tiên này do mạng cung cấp.

- Lớp giao vận : Quan tâm đến việc trao đổi thông tin một cách đáng tin cậy, đó là tất cả các dữ liệu đến được ứng dụng đích một cách chính xác (không có lỗi)và dữ liệu đến đích có cùng thứ tự như chúng được gửi đi (do dữ liệu cần phải được chia nhỏ thành các frame, và các frame này phải được đánh số thứ tự).

- Lớp ứng dụng: Cần được xây dựng để hỗ trợ nhiều ứng dụng khac nhau, chẳng hạn như ứng dụng gửi file, ứng dụng gửi e-mail, ứng dụng duyệt web…

Ví dụ: 1 ứng dụng tại máy tính A muốn gửi 1 thông báo tới 1 ứng dụng trên máy tính B. Khi đó:

Bên gửi:

+ Ứng dụng tại máy A gửi thông báo tới tầng giao vận với chỉ dẫn là truyền cho ứng dụng tại máy B.

+ Tầng giao vận gửi thông báo tới tầng truy nhập mạng với chỉ dẫn là truyền thông báo tới máy tính B. Lưu ý là tầng truy nhập mạng không được chỉ dẫn tới ứng dụng trên máy tính B.

- Ứng dụng bên gửi sinh ra một khối dữ liệu và chuyển nó tới tầng giao vận. Tầng giao vận có thể chia nhỏ khối dữ liệu thành 2 hay nhiều khối nhỏ hơn để dễ quản lý (dễ gửi lại khi bị lỗi).

- Với mỗi khối nhỏ tầng giao vận gắn thêm vào một phần thông tin gọi là transport header, phần này chứa thông tin điều khiển giao thức (protocol control information). Sự kết hợp giữa dữ liệu từ tầng trên (tầng ứng dụng) và thông tin điều khiển giao thức được gọi là Protocol Data Unit (PDU). Trong trường hợp này PDU được hiểu là transport PDU (PDU của tầng transport). Thông tin điều khiển chứa trong transport PDU sẽ được sử dụng bởi transport protocol trong máy tính B.

- Những thông tin được chứa đựng trong transport header có thể bao gồm:

+ Điểm truy cập ứng dụng đích – Destination Service Access Point – Destination SAP:

- Khi tầng giao vận tại máy đích nhận được PDU nó cần phải biết gửi dữ liệu đến ứng dụng nào.

- Số thứ tự - Sequence number: Bởi vì transport protocol gửi đi một chuỗi các PDU do đó nó đánh số các PDU theo một thứ tự, do đó nếu nếu các PDU này đến đích mà không đúng thứ tự đã được đánh số thì transport layer của máy đích có thể sắp xếp lại chúng theo đúng thứ tự ban đầu sau đó mới gửi lên tầng ứng dụng.

- Mã phát hiện lỗi - Error-detection code: Tầng giao vận của máy gửi có thể gửi kèm một đoạn mã được tính toán trên khối PDU cần gửi. Tầng giao vận bên máy đích thực hiện cùng một phép tính toán trên đoạn mã nhận được. Nếu kết quả tính toán:

+ Giống nhau: Thì quá trình gửi PDU không bị lỗi

+ Khác nhau: thì đã sảy ra lỗi trong quá trình truyền dữ liệu. Bên nhận có thể loại bỏ PDU vừa nhận và yêu cầu bên gửi gửi lại PDU này (hoặc thực hiện các biện pháp để sửa lỗi).

- Bước tiếp theo là tầng giao vận chuyển các PDU cho tầng truy nhập mạng với chỉ dẫn là truyền PDU này cho máy tính B. Giao thức của tầng truy nhập mạng gắn thêm vào network access header vào khối dữ liệu nhận được từ tầng giao vận và tạo nên network access PDU. thông tin được chứa đựng trong network access header có thể bao gồm:

+ Địa chỉ của máy đich (Destination Computer Address)

+ Các yêu cầu điều kiện (facilities requests) : Chẳng hạn như mức ưu tiên khi gửi dữ liệu

Bên nhận:

- Khi nhận được một network access PDU, máy B sẽ kiểm tra xem địa chỉ đích của PDU này có trùng với địa chỉ của mình hay không, nếu đúng thì sẽ thực hiện gỡ bỏ phần network access header của PDU này sau đó gửi phần còn lại của PDU lên tầng giao vận.

- Tầng giao vận khi nhận được PDU từ tầng truy nhập mạng sẽ thực hiện việc kiểm tra lỗi, nếu có lỗi thì có thể loại bỏ PDU này và yêu cầu gửi lại.

- Nếu không có lỗi thì tiến hành gỡ bỏ phần transport header và sắp xếp PDU này theo đúng thứ tự, sau đó gửi lên tàng ứng dụng

- Tầng ứng dụng tiến hành xử lý thông báo.

Bài 2 Mô hình OSI

1. Giới thiệu về OSI - Open Systems Interconnection – Mô hình liên kết các hệ thống mở.

- Cần có các chuẩn để hỗ trợ sự tương tác giữa các nhà cung cấp thiết bị và khuyến khích sự tiết kiệm. Do sự phức tạp của truyền thông nên không có 1 chuẩn đơn nào là đầy đủ.

- Các chức năng cần phải được chia nhỏ thành các phần để dễ dàng cho việc quản lý và tổ chức như là 1 kiến trúc truyền thông. Kiến trúc này sẽ tạo nên 1 khuân mẫu cho sự chuẩn hóa.

- Trên cơ sở đó ISO (International Standardization Organization) đã đưa ra mô hình tham chiếu OSI.

- Trong mô hình OSI cấu trúc kỹ thuật được lựa chọn là chia lớp. Các chức năng truyền thông đươc phân chia thành 1 tập hợp có thứ bậc của các lớp. Mỗi một lớp thực hiện một tập con các chức năng để liên kết với hệ thống khác. Mỗi một lớp phụ thuộc vào lớp thấp hơn kề nó để thực hiện các chức năng nguyên thủy (primitive functions) và che đậy các chi tiết của các chức năng này. Nó cung cấp dịch vụ cho lớp cao hơn kề nó.

- Một cách lý tưởng hóa là các lớp nên được định nghĩa sao cho những thay đổi trong một lớp không đòi hỏi những thay đổi trong các lớp khác. Do đó ta có thể phân rã một vấn đề thành một số lượng các vấn đề nhỏ dễ quản lý hơn.

- Các nguyên tắc được dùng để định nghĩa các lớp của OSI:

+ Không nên tạo quá nhiều lớp để giảm nhẹ nhiệm vụ mô tả và tích hợp các lớp.

+ Tạo các lớp riêng rẽ để quản lý các chức năng khác nhau trong quá trình sử lý.

+ Tập hợp các chức năng giống nhau vào cùng một lớp.

+ Tạo một lớp sao cho dễ dàng cục bộ hóa các chức năng để cho lớp này có thể dễ dàng được thiết kế lại một cách hoàn toàn và các giao thức của nó có thể được thay đổi để sử dụng các tiến bộ trong kiến trúc, phần cứng, và phần mềm mà không phải thay đổi các dịch vụ được cung cấp bởi lớp kề dưới nó và các dịch vụ mong đợi của lớp kề trên nó.

+ Cho phép thay đổi những chúc năng hoặc giao thức một trong lớp mà không ảnh hưởng tới các lớp khác.

+ Tạo một ranh giới tại một số điểm để có được sự tương tác tương ứng đã được chuẩn hóa.

+ Chỉ tạo ranh giới của mỗi lớp với các lớp liền kề nó

+ Khi cần thiết có thể tạo hai hay nhiều lớp con có đặc điểm chung và do đó tối thiểu hóa các chức năng để có thể tương tác với các lớp liền kề.

+ Cho phép bỏ qua các lớp con.

2. Dịch vụ cơ bản và tham số

Các dịch vụ giữa các lớp liền kề trong kiến trúc OSI được diễn đạt bằng các thuật ngữ các cơ bản (nguyên thủy) và tham số.

Một cơ bản chỉ ra chức năng cần phải thực hiện và các tham số được dùng để truyền dữ liệu và thông tin điều khiển.

Có 4 kiểu cơ bản được dùng trong các chuẩn để định nghĩa sự tương tác giữa các lớp liền kề, đó là:

+ Request (Yêu cầu): 1 cơ bản được đưa ra bởi một người sử dụng dịch vụ để gọi một vài dịch vụ và để truyền các tham số cần thiết để chỉ rõ dịch vụ yêu cầu một cách đầy đủ.

+ Indication (Chỉ dẫn): 1 cơ bản được đưa ra bởi nhà cung cấp dịch vụ để:

- Chỉ ra 1 thủ tục được gọi bởi người sử dụng dịch vụ ngang hàng (ở phía bên kia) và cung cấp các tham số kết hợp với cơ bản

- Thông báo cho người sử dụng dịch vụ về hành động đầu tiên của người cung cấp dịch vụ.

+ Response (Trả lời): 1 cơ bản được đưa ra bởi người sử dụng dịch vụ để thông báo đã nhận được (acknowledgment - ack) hay hoàn thành một số thủ tục đã được gọi trước đó bởi 1 chỉ dẫn cho người sử dụng đó

+ Confirm (xác nhận): Một cơ bản được đưa ra bởi nhà cung cấp dịch vụ để thông báo đã nhận được hay hoàn thành một số thủ tục đã được gọi trước đó bởi các request của người sử dụng dịch vụ.

Ví dụ: Việc truyền dữ liệu từ tầng thứ n ở bên gửi sang tầng thứ n tương ứng ở bên nhận:

Khi đó các bước sau sẽ sảy ra:

i, Tầng n bên nguồn gọi tầng (n-1) của nó với 1 yêu cầu, cùng với yêu cầu này là các tham số cần thiết chẳng hạn như dữ liệu cần được truyền và địa chỉ đích

ii, Tầng (n-1) bên nguồn chuẩn bị 1 (n-1) PDU (Protocol Data Unit) để gửi sang tầng ngang hàng với nó bên đích.

iii, Tầng (n-1) bên đích giao dữ liệu một cách chính xác tới tầng n với 1 chỉ dẫn (indication) với các tham số bao gồm dữ liệu và địa chỉ nguồn .

iv, Nếu 1 ack được gọi tầng n bên đích đưa ra 1 response cho tầng (n-1) của nó

v, Tầng (n-1) bên đích truyền ack trong 1 (n-1) PDU đến tầng (n-1) bên gửi.

vi, ack được chuyển đến tầng n bên nguồn như là 1 xác nhận (confirm)

- Quá trình gửi và nhận dữ liệu được minh họa bằng sơ đồ sau:

-Các bước trên được gọi là dịch vụ được xác nhận (confirmed service) nghĩa là bên nguồn đã nhận được xác nhận rằng các dịch vụ yêu cầu đã có hiệu quả mong muốn tại bên đích. Trường hợp ngược lại bên nguồn sẽ không nhận được xác nhận rằng hành động đã được yêu cầu đã được thực hiện (nonconfirm service).

3. Mô hình OSI

Mô hình tham chiếu OSI được chia thành 7 lớp:

+ Lớp vậy lý (Physical layer)

+ Lớp liên kết dữ liệu (Data Link Layer)

+ Lớp mạng (Network Layer)

+ Lớp truyền tải (Transport Layer)

+ Lớp phiên (Session Layer)

+ Lớp trình bày (Presentation Layer)

+ Lớp ứng dụng (Application Layer)

- Trong mô hình OSI 3 lớp thấp quan tâm tới việc kết nối và truyền thông với mạng máy tính. Các gói tin (packet) được tạo bởi các hệ thống đầu cuối và được truyền qua một hoặc nhiều nút mạng. Các nút này hoạt động như là các bộ hồi tiếp giữa hai hệ thống đầu cuối.

- Các nút mạng được thực hiện từ tầng 1 đến tầng 3. Tầng thứ 3 trong nút này thực hiện chức năng chuyển mạch (switching) và dẫn đường (routing). Bên trong 1 nút có 2 lớp liên kết dữ liệu và 2 lớp vật lý tương ứng với các liên kết với 2 hệ thống đầu cuối.

Mỗi một lớp kết dữ liệu và lớp vật lý bên trong một lớp hoạt động độc lập để cung cấp các dịch vụ cho tầng mạng bên trên các liên kết tương ứng của nó.

4 tầng còn lại là các giao thức “end-to-end” giữa các hệ thống đầu cuối

4. Chức năng của các tầng trong mô hình OSI

a, Tầng vật lý.

Lớp vật lý liên quan đến việc truyền các bit (thô) trên một kênh truyền thông. Lớp này phải được thiết kế để đảm bảo rằng khi bên gửi truyền đi bit 1 (hoặc 0) thì bên nhận cũng phải nhận được bit 1 (hoặc 0). Một số vấn đề cần phải được giải quyết ở lớp này là:

+ Sử dụng mức điện áp (Voltage) bao nhiêu để biểu diễn bit 1 và mức điện áp bao nhiêu để biểu diễn bit 0.

+ Một bit được truyền trong khoảng thời gian là bao nhiêu (nanosec)?

+ Cơ chế truyền là gì? – Một chiều (simplex transmission), hai chiều không đồng thời (half-duplex transmission) hay hai chiều đồng thời (full-duplex transmission)

+ Các loại cáp được dùng để nối các thiết bị, các loại đầu nối được dùng , các dây cáp có thể dài bao nhiêu v.v...

- Khác với các tầng khác, tầng vật lý là không có gói tin riêng và do vậy không có phần đầu (header) chứa thông tin điều khiển, dữ liệu được truyền đi theo dòng bit. Một giao thức tầng vật lý tồn tại giữa các tầng vật lý để quy định về phương thức truyền (đồng bộ, phi đồng bộ), tốc độ truyền.

- Các giao thức được xây dựng cho tầng vật lý được phân chia thành phân chia thành hai loại giao thức sử dụng phương thức truyền thông dị bộ (asynchronous) và phương thức truyền thông đồng bộ (synchronous).

+ Phương thức truyền dị bộ: không có một tín hiệu quy định cho sự đồng bộ giữa các bit giữa máy gửi và máy nhận, trong quá trình gửi tín hiệu máy gửi sử dụng các bit đặc biệt START và STOP được dùng để tách các xâu bit biểu diễn các ký tự trong dòng dữ liệu cần truyền đi. Nó cho phép một ký tự được truyền đi bất kỳ lúc nào mà không cần quan tâm đến các tín hiệu đồng bộ trước đó.

+ Phương thức truyền đồng bộ: sử dụng phương thức truyền cần có đồng bộ giữa máy gửi và máy nhận, nó chèn các ký tự đặc biệt như SYN (Synchronization), EOT (End Of Transmission) hay đơn giản hơn, một cái "cờ " (flag) giữa các dữ liệu của máy gửi để báo hiệu cho máy nhận biết được dữ liệu đang đến hoặc đã đến.

b, Tầng liên kết dữ liệu

- Mục tiêu của Tầng liên kết dữ liệu là tạo ra sự liên kết vật lý một cách đáng tin cậy và cung cấp phương tiện để kích hoạt, duy trì và thôi kích hoạt sự liên kết.

- Tầng liên kết dữ liệu là tầng mà ở đó ý nghĩa được gán cho các bit được truyền trên mạng. Tầng liên kết dữ liệu phải quy định được các dạng thức, kích thước, địa chỉ máy gửi và nhận của mỗi gói tin được gửi đi.

- Tầng liên kết dữ liệu phải xác định cơ chế truy nhập thông tin trên mạng và phương tiện gửi mỗi gói tin sao cho nó được đưa đến cho người nhận đã định.

- Tầng liên kết dữ liệu có hai phương thức liên kết dựa trên cách kết nối các máy tính, đó là phương thức "một điểm - một điểm" và phương thức "một điểm - nhiều điểm". Với phương thức "một điểm - một điểm" các đường truyền riêng biệt được thiết lâp để nối các cặp máy tính lại với nhau. Phương thức "một điểm - nhiều điểm " tất cả các máy phân chia chung một đường truyền vật lý.

- Tầng liên kết dữ liệu cũng cung cấp cách phát hiện và sửa lỗi cơ bản để đảm bảo cho dữ liệu nhận được giống hoàn toàn với dữ liệu gửi đi. Nếu một gói tin có lỗi không sửa được, tầng liên kết dữ liệu phải chỉ ra được cách thông báo cho nơi gửi biết gói tin đó có lỗi để nó gửi lại.

c, Tầng mạng: Hai chức năng chủ yếu của tầng mạng là chọn đường (routing) và chuyển tiếp (relaying).

- Tầng mạng xác định việc chuyển hướng, vạch đường các gói tin trong mạng, các gói này có thể phải đi qua nhiều chặng trước khi đến được đích cuối cùng. Nó luôn tìm các tuyến truyền thông không tắc nghẽn để đưa các gói tin đến đích.

- Tầng mạng có nhiệm vụ liên liên kết hai hay nhiều loại mạng khác nhau như mạng Ethernet với mạng Token Ring khi đó phải dùng một bộ tìm đường (quy định bởi tầng mạng) để chuyển các gói tin từ mạng này sang mạng khác và ngược lại

- Một kỹ thuật chọn đường phải thực hiện hai chức năng chính sau đây:

+ Quyết định chọn đường tối ưu dựa trên các thông tin đã có về mạng tại thời điểm đó thông qua những tiêu chuẩn tối ưu nhất định.

+ Cập nhật các thông tin về mạng, tức là thông tin dùng cho việc chọn đường, trên mạng luôn có sự thay đổi thường xuyên nên việc cập nhật là việc cần thiết.

- Có hai phương thức đáp ứng cho việc chọn đường là: xử lý tập trung và xử lý tại chỗ

+ Phương thức chọn đường xử lý tập trung: được đặc trưng bởi sự tồn tại của một (hoặc vài) trung tâm điều khiển mạng, chúng thực hiện việc lập ra các bảng đường đi tại từng thời điểm cho các nút và sau đó gửi các bảng chọn đường tới từng nút dọc theo con đường đã được chọn đó. Thông tin tổng thể của mạng cần dùng cho việc chọn đường chỉ cần cập nhập và được cất giữ tại trung tâm điều khiển mạng.

+Phương thức chọn đường và xử lý tại chỗ: được đặc trưng bởi việc chọn đường được thực hiện tại mỗi nút của mạng. Trong từng thời điểm, mỗi nút phải duy trì các thông tin của mạng và tự xây dựng bảng chọn đường cho mình. Như vậy các thông tin tổng thể của mạng cần dùng cho việc chọn đường cần cập nhập và được cất giữ tại mỗi nút.

- Các thông tin được đo lường và sử dụng cho việc chọn đường bao gồm:

+ Trạng thái của đường truyền.

d, Tầng giao vận

- Tầng giao vận cung cấp 1 cơ chế cho việc trao đổi dữ liệu giữa các hệ thống đầu cuối, đó là:

+ Nhận dữ liệu từ lớp trên.

+ Chia dữ liệu thành các đơn vị nhỏ nếu cần

+ Chuyển các đơn vị dữ liệu này đến lớp mạng - Dịch vụ truyền tải kết nối có định hướng đảm bảo rằng dữ liệu được chuyển đi là không có lỗi, theo đúng thứ tự không có mất mát và không có sự trùng lặp.

+ Thời gian trễ khi truyền trên mỗi đường dẫn.

+ Mức độ lưu thông trên mỗi đường.

- Tầng giao vận cũng có thể quan tâm đến việc tối ưu hóa việc sử dụng các dịch vụ của mạng và cung cấp một dịch vụ có yêu cầu về chất lượng như:

+ Các tỷ lệ lỗi chấp nhận được.

+ Độ trễ cực đại

+ Quyền ưu tiên và an ninh.

- Kích thước và độ phức tạp của giao thức tầng giao vận phụ thuộc vào độ tin cậy hay không tin cậy của tầng mạng bên dưới và các dịch vụ của tầng mạng.

Người ta chia giao thức tầng mạng thành các loại sau: Mạng loại A, mạng loại B, mạng loại C

+ Mạng loại A: Có tỷ suất lỗi và sự cố có báo hiệu chấp nhận được (tức là chất lượng chấp nhận được). Các gói tin được giả thiết là không bị mất. Tầng vận chuyển không cần cung cấp các dịch vụ phục hồi hoặc sắp xếp thứ tự lại.

+ Mạng loại B: Có tỷ suất lỗi chấp nhận được nhưng tỷ suất sự cố có báo hiệu lại không chấp nhận được. Tầng giao vận phải có khả năng phục hồi lại khi xẩy ra sự cố.

+ Mạng loại C: Có tỷ suất lỗi không chấp nhận được (không tin cậy) hay là giao thức không liên kết. Tầng giao vận phải có khả năng phục hồi lại khi xảy ra lỗi và sắp xếp lại thứ tự các gói tin.

- Trên cơ sở loại giao thức tầng mạng chúng ta có 5 lớp giao thức tầng vận chuyển đó là:

+ Giao thức lớp 0 (Simple Class - lớp đơn giản): cung cấp các khả năng rất đơn giản để thiết lập liên kết, truyền dữ liệu và hủy bỏ liên kết trên mạng "có liên kết" loại A. Nó có khả năng phát hiện và báo hiệu các lỗi nhưng không có khả năng phục hồi.

+ Giao thức lớp 1 (Basic Error Recovery Class - Lớp phục hồi lỗi cơ bản) dùng với các loại mạng B, ở đây các gói tin (TPDU) được đánh số. Ngoài ra giao thức còn có khả năng báo nhận cho nơi gửi và truyền dữ liệu khẩn. So với giao thức lớp 0 giao thức lớp 1 có thêm khả năng phục hồi lỗi.

+ Giao thức lớp 2 (Multiplexing Class - lớp dồn kênh) là một cải tiến của lớp 0 cho phép dồn một số liên kết chuyển vận vào một liên kết mạng duy nhất, đồng thời có thể kiểm soát luồng dữ liệu để tránh tắc nghẽn. Giao thức lớp 2 không có khả năng phát hiện và phục hồi lỗi. Do vậy nó cần đặt trên một tầng mạng loại A.

+ Giao thức lớp 3 (Error Recovery and Multiplexing Class - lớp phục hồi lỗi cơ bản và dồn kênh) là sự mở rộng giao thức lớp 2 với khả năng phát hiện và phục hồi lỗi, nó cần đặt trên một tầng mạng loại B.

+ Giao thức lớp 4 (Error Detection and Recovery Class - Lớp phát hiện và phục hồi lỗi) là lớp có hầu hết các chức năng của các lớp trước và còn bổ sung thêm một số khả năng khác để kiểm soát việc truyền dữ liệu.

e, Tầng phiên

- Tầng phiên cung cấp 1 cơ chế cho việc điều khiển sự đối thoại giữa các ứng dụng trong các hệ thống đầu cuối. Trong rất nhiều trường hợp các dịch vụ của session layer là không cần thiết, tuy nhiên một số ứng dụng lại yêu cầu các dịch vu này. Session layer cung cấp những dịch vụ cơ bản sau:

+ Quy tắc đối thoại (Dialogue discipline): Có thể là hai chiều liên tiếp (full duplex) hoặc half duplex

+ Nhóm (Grouping): Dòng dữ liệu có thể được đánh dấu để tạo thành các nhóm dữ liệu. Ví dụ: một cửa hàng bán lẻ đang chuyển số liệu về việc bán hàng cho một văn phòng. Dữ lịệu này có thể được đánh dấu để chỉ ra điểm cuối của dữ liệu cho mỗi phòng trong văn phòng.

Phục hồi: Tầng phiên có thể cung cấp một cơ chế điểm kiểm tra (checkpoint), do đó nếu có lỗi sảy ra giữa các điểm kiểm tra thì có thể truyền lại tất cả dữ liệu từ điểm kiểm tra cuối cùng.

f, Tầng trình bày

- Tầng trình bày định nghĩa khuân dạng của dữ liệu sẽ được trao đổi giữa các ứng dụng và cung cấp cho các chương trình ứng dụng một tập hợp các dịch vụ truyền dữ liệu.

- Tầng trình bày định nghĩa các quy định (syntax) được dùng giữa các ứng dụng và cung cấp sự lựa chọn và điều chỉnh các biểu diễn đang được sử dụng.

- Một số dịch vụ cụ thể có thể được thực hiện ở lớp này đó là nén và mã hóa dữ liệu

g, Tầng ứng dụng

- Cung cấp 1 phương tiện cho các chương trình ứng dụng để truy nhập vào môi trường của OSI. - - Tầng này bao gồm các chức năng quản lý và các cơ chế có ích chung để hỗ trợ cho các ứng dụng phân tán. Các ứng dụng chung như truyền file (file transfer), thư điện tử (electronic mail) và truy nhập máy tính từ xa (telnet), duyệt web (http) được xem xét để cài đặt ở lớp này.

5. Các giao thức trong mô hình OSI

- Trong mô hình OSI có hai loại giao thức chính được áp dụng: giao thức có liên kết (connection - oriented) và giao thức không liên kết (connectionless).

+ Giao thức có liên kết: trước khi truyền dữ liệu hai tầng đồng mức cần thiết lập một liên kết logic và các gói tin được trao đổi thông qua liên kết này, việc có liên kết logic sẽ nâng cao độ an toàn trong truyền dữ liệu.

+ Giao thức không liên kết: trước khi truyền dữ liệu không thiết lập liên kết logic và mỗi gói tin được truyền độc lập với các gói tin trước hoặc sau nó.

- Với giao thức có liên kết, quá trình truyền thông phải gồm 3 giai đoạn phân biệt:

+ Thiết lập liên kết (logic): hai thực thể đồng mức ở hai hệ thống thương lượng với nhau về tập các tham số sẽ sử dụng trong giai đoạn sau (truyền dữ liệu).

+ Truyền dữ liệu: dữ liệu được truyền với các cơ chế kiểm soát và quản lý kèm theo (như kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu, cắt/hợp dữ liệu...) để tăng cường độ tin cậy và hiệu quả của việc truyền dữ liệu.

+ Hủy bỏ liên kết (logic): giải phóng tài nguyên hệ thống đã được cấp phát cho liên kết để dùng cho liên kết khác.

- Đối với giao thức không liên kết thì chỉ có duy nhất một giai đoạn truyền dữ liệu mà thôi.

Bài số 3

MÔ HÌNH TCP/IP

1. Giới thiệu về giao thức TCP/IP

Kiến trúc giao thức TCP/IP là kết quả của nghiên cứu và phát triển giao thức được thực hiện trên thí nghiệm mạng chuyển mạch gói ARPANET được trợ giúp bởi Cơ quan dự án nghiên cứu quốc phòng cao cấp của Mỹ. Mạng chuyển mạch gói này thường được gọi là bộ giao thức TCP/IP. Giao thức này bao gồm 1 số lượng lớn các giao thức đã được đề xuất như là các chuẩn cho Internet.

2. Các lớp của giao thức TCP/IP

- Mô hình TCP/IP tổ chức nhiệm vụ truyền thông thành 5 lớp tương đối độc lập đó là:

+ Tầng vật lý

+ Tầng truy nhập mạng

+ Tậng internet

+ Tầng giao vận

+ Tầng ứng dụng

- Mô hình của giao thức TCP/IP:

3. Chức năng của các tầng trong mô hình TCP/IP - Transmission Control Protocol / Internet Protocol

a, Tầng vật lý: Tầng này bao gồm giao diện vật lý giữa 1 thiết bị truyền dữ liệu chẳng hạn như 1 máy tính hay 1 trạm làm việc và 1 đường truyền. Tầng này quan tâm đến việc xác định những đặc tính của đường truyền, bản chất của tín hiệu, tốc độ truyền và các vấn đề liên quan.

b, Tầng truy nhập mạng: Quan tâm đến việc trao đổi dữ liệu giữa 1 thiết bị đầu cuối (máy chủ, hay trạm làm việc) và mạng mà thiết bị này được kết nối vào. Máy tính gửi dữ liệu cần phải cung cấp cho mạng địa chỉ của máy tính đích để mạng hướng dữ liệu chính xác đến đích.

- Các phần mềm được dùng ở tầng này phụ thuộc vào loại mạng được sử dụng. Có nhiều chuẩn đã được phát triển cho chuyển mạch, chuyển gói, LAN.

c, Tầng Internet : Tầng Internet quan tâm đến việc truy nhập và đinh hướng dữ liệu thông qua một mạng cho hai hệ thống đầu cuối được kết nối vào mạng này. Trong những trường hợp khác, khi các thiết bị được kết nối vào các mạng khác nhau cần phải có các thủ tục để cho phép dữ liệu được truyền đi qua liên mạng.

- Chức năng này không chỉ được thực hiện bởi các thiết bị đầu cuối mà còn ở cả các router. Một router là 1 bộ xử lý kết nối 2 mạng và các chức năng cơ bản của router là chuyển tiếp cho dữ liệu từ 1 mạng đến 1 mạng khác trên đường đi từ nguồn đến đích.

d, Tầng giao vận: Tầng này quan tâm đến việc trao đổi thông tin một cách tin cậy. Người sử dụng mong muốn rằng dữ liệu đến đích theo cùng một thứ tự mà nó đã được gửi đi. Cơ chế để cung cấp độ tin cậy trong truyền dữ liệu là độc lập về bản chất với bản chất của ứng dụng.

- Lớp này thường được gọi là host – to – host layer hay transport layer. Giao thức điều khiển truyền thông (Transmission Control Protocol - TCP) là giao thức được dùng phổ biến nhất để cung cấp chức năng này.

e, Tầng ứng dụng: Tầng này bao gồm các logic cần thiết để hỗ trợ nhiều lọai ứng dụng. Với mỗi một kiểu khác nhau của ứng dụng, chẳng hạn như ứng dụng gửi file, một modun riêng là cần thiết và là modun riêng biệt cho ứng dụng này.

4. TCP và UDP

Với hầu hết các ứng dụng chạy như là 1 phần của kiến trúc giao thức TCP/IP, giao thức của tầng giao vận là TCP (Transmission Control Protocol).

- 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. TCP cung cấp một kết nối đáng tin cậy để chuyển dữ liệu giữa các ứng dụng.

- Một sự kết nối chỉ đơn giản là một sự liên kết logic tạm thời giữa hai thực thể trong hai hệ thống khác nhau. Mỗi một TCP PDU được gọi là TCP segment bao gồm giá trị của cổng nguồn và cổng đích trong header. Các giá trị này phục vụ như là service access point (SAP) trong mô hình OSI.

- Các giá trị cổng xác định các ứng dụng tương ứng trên hai thực thể TCP. Một kết nối logic là nói đến một cặp của các giá trị cổng.

- 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.

- Trong quá trình kết nối, mỗi 1 thực thể TCP theo dõi các đọan TCP đến nó và các đoạn TCP đi ra từ nó để điều khiển dòng lưu chuyển của các đoạn TCP và khôi phục các đoạn bị hỏng hay bị mất.

- Đơn vị dữ liệu sử dụng trong TCP được gọi là segment (đoạn dữ liệu), có các tham số với ý nghĩa như sau:

+ Source Port (16 bits): Số hiệu cổng TCP của trạm nguồn.

+ Destination Port (16 bit): Số hiệu cổng TCP của trạm đích.

+ Sequence Number (32 bit): số hiệu của byte đầu tiên của segment trừ khi bit SYN được thiết lập. Nếy bit SYN được thiết lập thì Sequence Number là số hiệu tuần tự khởi đầu (ISN – Initial Sequence Number) và byte dữ liệu đầu tiên là ISN+1.

+ Acknowledgment Number (32 bit): 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 bit): số lượng bội của 32 bit (32 bit words) trong TCP header (tham số này chỉ ra vị trí bắt đầu của nguồn dữ liệu).

Reserved (6 bit): dành để dùng trong tương lai

Control bit (các bit điều khiển):

URG: Vùng con trỏ khẩn (Urgent Pointer) 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 bit): 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 bit): mã kiểm soát lỗi cho toàn bộ segment (header + data)

Urgent Poiter (16 bit): 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.

Padding (độ dài thay đổi): phần chèn thêm vào header để đảm bảo phần header luôn kết thúc ở một mốc 32 bit. 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 byte. Giá trị này có thể điều chỉnh bằng cách khai báo trong vùng options.

- Để hỗ trợ cho TCP còn có 1 giao thức của tầng giao vận được sử dụng rộng rãi như là 1 phần của bộ giao thức TCP/IP đó là User Datagram Protocol – Giao thức gam dữ liệu người dùng (UDP).

- Mỗi gói tin trong giao thức UPD được gọi là một datagram

- UDP (User Datagram Protocol) là giao thức theo phương thức không liên kết được sử dụng thay thế cho TCP ở trên IP theo yêu cầu của từng ứng dụng. Khác với TCP, UDP không có các chức năng thiết lập và kết thúc liên kết.

- Tương tự như IP, nó cũng không cung cấp cơ chế báo nhận (acknowledgment), không sắp xếp tuần tự các gói tin đến và có thể dẫn đến tình trạng mất hoặc trùng dữ liệu mà không có cơ chế thông báo lỗi cho người gửi. UDP cung cấp các dịch vụ vận chuyển không tin cậy như trong TCP.

- Khuôn dạng UDP datagram được mô tả với các vùng tham số đơn giản hơn nhiều so với TCP segment.

UDP cũng cung cấp cơ chế gán và quản lý các số hiệu cổng (port number) để định danh duy nhất cho các ứng dụng chạy trên một trạm của mạng. Do ít chức năng phức tạp nên UDP thường có xu thế hoạt động nhanh hơn so với TCP. Nó thường được dùng cho các ứng không đòi hỏi độ tin cậy cao trong giao vận.

5. Hoạt động của TCP/IP

- Toàn bộ hệ thống truyền thông bao gồm nhiều mạng, các mạng thành phần được gọi là các mạng con (subnets).

- Một vài dạng giao thức truy nhập mạng, chẳng hạn như Ethernet được sử dụng để kết nối 1 máy tính với mạng con. Giao thức này cho phép 1 máy tính gửi dữ liệu dọc theo mạng con để tới máy tính khác, trường hợp máy đích nằm trên mạng con khác thì dữ liệu được gửi tới router, router này sẽ chuyển dữ liệu đi tiếp.

- IP được thực hiện trên tất cả các hệ thống đầu cuối và cả trên tất cả router. Ip hoạt động như là 1 bộ chuyển tiếp (relay) để chuyển 1 khối dữ liệu từ 1 máy tính qua 1 hoặc nhiều router đến máy tính khác.

- TCP chỉ được thực hiện trên các thiết bị đầu cuối để theo dõi các khối dữ liệu để đảm bảo rằng tất cả các khôi được bàn giao 1 cách đáng tin cậy đến chính xác ứng dụng.

- Mỗi 1 thực thể trên toàn bộ hệ thống cần phải có 1 địa chỉ duy nhấy và là địa chỉ 2 lớp cụ thể như sau: mỗi 1 máy tính trên 1 mạng con phải có duy nhấy 1 địa chỉ internet, điều này đảm bảo rằng dữ liệu sẽ được chuyển chính xác đến máy đó trên mạng. Mỗi một quá trình (process) trên 1 máy tính cần phải có 1 địa chỉ duy nhất trên máy này để cho phép TCP chuyển dữ liệu đến quá trình đích.

- Ví dụ: Giả sử rằng 1 quá trình liên kết với cổng 1 trên máy A muốn gửi 1 thông báo sang cổng 3 của máy B. các bước tiến hành như sau:

+ Quá trình trên máy A chuyển thông báo xuống TCP với 1 chỉ dẫn là gửi thông báo sang máy B cổng 3.

+ TCP chuyển thông báo xuống IP với 1 chỉ dẫn là gửi thông báo sang máy B. (IP không được thông báo về địa chỉ cổng đích trên máy B, những gì IP được biết là dữ liệu sẽ được truyền sang máy B)

Tiếp theo IP chuyển thông báo xuống tầng truy nhập mạng (network access layer) với chỉ dẫn là gửi thông báo này tới router J.

- Để điều khiển quá trình họat động này các thông tin điều khiển cũng như là dữ liệu của người dùng cần phải được truyền đi. Cụ thể là:

+ Bên gửi sinh ra 1 khối dữ liệu và truyền nó xuống TCP.

+ TCP có thể chia nhỏ khối dữ liệu này thành các đoạn để dễ quản lý. Với mỗi đoạn TCP gắn thêm các thông tin điều khiển được biết đến như là TCP header và tạo thành TCP segment. Thông tin điều khiển sẽ được sử dụng bởi giao thức TCP ngang hàng bên máy B. Các thông tin điều khiển trong TCP segment bao gồm:

+ Cổng đích

+ Số thứ tự

+ Mã kiểm tra lỗi

- Sau đó TCP chuyển các TCP segment cho IP với chỉ dẫn chuyển các đoạn này cho máy B. Các segment này có thể được truyền xuyên qua 1 hoặc nhiều mạng con và chuyển tiếp qua 1 hoặc nhiều router trung gian.Do dó IP gắn thêm vào 1 header bao gồm thông tin đièu khiển cho mỗi segment để tạo thành IP datagram. Thông tin trong IP header có thể bao gồm địa chỉ máy trạm đích (B)

- Cuối cùng mỗi 1 IP datagram được đưa xuống tầng truy nhập mạng để truyền qua mạng con đầu tiên trên con đường đến đích.

- Tầng truy nhập mạng gắn thêm vào header của nó để tạo thành 1 gói hay 1 frame. Thông tin trong header có thể bao gồm địa chỉ mạng con đích. Sau đó gói tin này được truyền trên mạng đến router J. tại J phần header của gói tin được tách ra và phần IP header được phân tích.

- Dựa trên thông tin của Ip header, Module IP trong router sẽ truyền gói tin theo mạng con 2 đến B.

- Khi gói tin đến B quá trình xử lý ngược lại được tiến hành. Tại mỗi 1 tầng phần header tương ứng được tách ra và phần còn lại được chuyển lên tầng cao hơn bên trên cho đến khi gói tin đến được quá trình đích.

- Một số lượng các ứng dụng đã được tiêu chuẩn hóa để hoạt động trên đỉnh của TCP, có 3 ứng dụng phổ biến nhất là:

+ Giao thức truyền thư đơn giản – Simple Mail Transfer Protocol –SMTP: Cung cấp 1 cách cơ bản dịch vụ thư điện tử (Electronic Mail – Email). Nó cung cấp 1 cơ chế để chuyển các thông báo giữa các host khác nhau. Những đặc biệt của SMTP là bao gồm danh sách các thư, thống kê các người nhận và người gửi. SMTP không chỉ rõ cách thức mà các thông báo được tạo ra.

- Một khi 1 thông báo đã được tạo, SMTP chấp nhận nó và sử dụng TCP để gửi nó tới 1 SMTP module trên 1 host khác. Module SMTP bên nhận sẽ sử dụng 1 gói thư điện tử cục bộ để chứa thông báo vừa nhận được trong hộp thư của người dùng.

+ Giao thức truyền file File Transfer Protocol – FTP: Được sử dụng để gửi các file từ 1 hệ thống đến 1 hệ thống khác theo yêu cầu của người dùng.Cả 2 loại file là text và file nhị phân đều có thể được gửi.

Giao thức này còn cung cấp các điểm đặc biệt để điều khiển sự truy nhập của người dùng. Khi 1 người dùng muốn gửi file, FTP thiết lập 1 kết nối TCP với hệ thống đích để trao đổi các thông báo điều khiển.

- Cho phép tên người dùng và mật khẩu đươc gửi và cho phép người dùng xác định rõ file và các hành động mong muốn. sau khi 1 sự chuyển file đã được chấp nhận, 1 sự kết nối TCP thứ 2 được thiết lập cho chuyển dữ liệu.

+ TELNET: Cung cấp khả năng logon từ xa, nó cho phép 1 người sử dụng tại 1 máy tính logon vào 1 máy tính ở xa và cho phép nó hoạt động như là kết nối trực tiếp với máy tính này. TELNET được thực hiện trong 2 loại là TELNET người sử dụng và TELNET máy chủ.

Bài số 4

CÁC THÀNH PHẦN TẦNG VẬT LÝ

1. Mã hóa

1.1 Khai triển Fourier

- Jean Baptiste Fourier đã chứng minh rằng một hàm tuần hoàn bất kỳ g(t) có chu kỳ tuần hoàn là T, có thể được xây dựng như là một tổng của một số (có thể vô hạn) hình sin và cosin:

g(t)=

- Trong đó:

+ f=1/T là tần số cơ bản

+ an, bn là các biên độ của các hình sin và cosin của hàm điều hòa (harmonic) bậc n và c là một hằng số

- Một phân rã như vậy được gọi là chuỗi Fourier. Từ chuỗi Fourier, hàm có thể được tái tạo lại, nghĩa là: nếu biết được chu kỳ T và các biên độ được cho trước hàm có thể được tìm thấy bằng cách thực hiện các tổng của phương trình (1)

- Các biên độ an có thể được tính với một hàm g(t) bất kỳ cho trước bằng cách nhân cả hai vế của phương trình (1) với sin(2πkft) rồi lấy tích phân từ 0 đến T. Do:

Nên chỉ có an tồn tại, tổng của bn hoàn toàn triệt tiêu.

- Tương tự bằng cách nhân phương trình (1) với cos(2πkft) rồi lấy tích phân từ 0 đến T ta có thể suy ra được bn.

- c được tính bằng cách lấy tích phân hai vế phương trình (1). Kết quả thực hiện các phép tính ở trên như sau

1.2 Các tín hiệu bị giới hạn băng thông

- Không có một phương tiện truyền dẫn nào có thể truyền các tín hiệu mà không làm thất thoát một công suất nào đó trong quá trình truyền tin.

- Nếu tất cả các thành phần Fourier đều suy giảm như nhau, tín hiệu nhận được sẽ bị suy giảm biên độ nhưng không bị sai dạng. Tuy nhiên mọi phương tiện truyền dẫn đều làm suy giảm các thành phần Fourier khác nhau bởi các lượng khác nhau, do đó tạo ra sự sai dạng (distortion).

- Thông thường, các biên độ của các hài ứng với các tần số từ 0 đến một tần số fc nào đó (tính bằng Hz) được truyền đi không bị suy giảm, fc được gọi là tần số cắt. Các biên độ ứng với mọi hài có tần số ở trên tần số cắt này đều bị suy giảm.

- Khoảng tần số được truyền đi mà biên độ của các hài ứng với tần số này không bị suy giảm mạnh được gọi là băng thông (bandwidth).

2. Tần số, phổ và giải thông (băng thông)

- Tín hiệu là 1 hàm theo thời gian, tuy nhiên tín hiệu còn được biểu diễn như là 1 hàm của tần số, đó là: tín hiệu bao gồm các thành phần của các tần số khác nhau. Trong truyền dữ liệu, cách nhìn nhận về tín hiệu theo lĩnh vực tần số của là quan trọng hơn cách nhìn nhận theo lĩnh vực thời gian.

+ Xét theo thời gian: Một tín hiệu điện từ có thể là tương tự hay là số.

- Một tín hiệu tương tự là một tín hiệu mà cường độ của tín hiệu thay đổi một cách đều đặn theo thời gian, hay nói một cách khác là không có ngắt quãng hay không liên tục của tín hiểu.

- Một tín hiệu số là một tín hiệu mà trong đó cường độ của tín hiệu duy trì ở một mức không đổi trong một khoảng thời gian sau đó thay đổi sang một mức khác

- Dạng đơn giản nhất của tín hiệu là tín hiệu tuần hoàn. Theo toán học, 1 tín hiệu s(t) được gọi là tuần hoàn nếu và chỉ nếu nó thỏa mãn phương trình:

s(t+T)=s(t) -∞ < t < +∞

Hằng số T được gọi chu kỳ tuần hoàn của tín hiệu (T là giá trị nhỏ nhất thỏa mãn điều kiện của phương trình), nếu không tín hiệu sẽ được gọi là không tuần hoàn.

+ Xét theo tần số: Theo lĩnh vực tần số, một tín hiệu có thể được tạo bởi nhiều tần số khác nhau, chẳng hạn tín hiệu:

Các thành phần của tín hiệu là các sóng sin với các tần số f và 3f.

- Phổ của 1 tín hiệu là phạm vi các tần số mà tín hiệu này có được. Trong ví dụ trên phổ của tín hiệu là từ f đến 3f.

- Giải thông thuyệt đối của 1 tín hiệu là độ rộng của phổ, trong ví dụ trên giải thông tuyệt đối của tín hiệu là 2f. Rất nhiều tín hiệu có giải thông không giới hạn, tuy nhiên năng lượng trong tín hiệu được chứa đựng trong 1 băng hẹp của tần số. Băng này được gọi là băng thông hiệu quả hay ngắn gọn là băng thông.

- Mối quan hệ giữa tốc độ truyền và giải thông: Tốc độ truyền (data rate) tỷ lệ thuận với băng thông.

3. Truyền dữ liệu tương tự và dữ liệu số.

+ Dữ liệu tương tự và dữ liệu số

Thuật ngữ tương tự và số được hiểu một cách đơn giản là liên tục và rời rạc.

- Dữ liệu tương tự nhận các giá trị liên tiếp trong một khoảng thời gian. Hầu hết dữ liệu thu nhận được từ các bộ cảm biến (sensor) như là nhiệt độ, áp xuất là dữ liệu liên tục.

- Dữ liệu số nhận các giá trị rời rạc, chẳng hạn như văn bản, các số…

+ Tín hiệu tương tự và tín hiệu số.

- Trong 1 hệ thống truyền thông, dữ liệu được truyền từ một điểm đến điểm khác bằng các tín hiệu điện từ.

- Một tín hiệu tương tự là một sóng điện từ biến đổi liên tục và được truyền qua nhiều loại đường truyền và phụ thuộc vào phổ của tín hiệu chẳng hạn như truyền bằng cáp soắn đôi, cáp đòng trục, cáp quang, khí quuyển…,

- Một tín hiệu số là một chuỗi các sung điện và có thể được truyền qua các đường truyền có định hướng, ví dụ: một mức điện áp dương không đổi có thể biểu diễn số nhị phân 0, và một mức điện áp âm không đổi có thể biểu diễn số nhị phân 1.

- Ưu điểm cơ bản của truyền tín hiệu số là rẻ hơn so với truyền tín hiệu tương tự, và tín hiệu số ít bị ảnh hưởng bởi tạp nhiễu

- Nhược điểm cơ bản của truyền tín hiệu số là tín hiệu số dễ bị suy yếu hơn so với tín hiệu tương tự.

- Các tín hiệu số là các mức điện áp nên sau khi được truyền di với một khoảng cách khá xa, các mức điện áp này bi giảm đi đáng kể nên dẫn đến việc mất mát thông tin.

+Truyền tín hiệu tương tự và truyền tín hiệu số

- Các tín hiệu tương tự và tín hiệu số có thể được truyền trên những đường truyền thích hợp.

Truyền tín hiệu tương tự (Analog Transmission):

- Không cần quan tâm đến nội dung của các tín hiệu. Các tín hiệu này có thể biểu diễn các dữ liệu tương tự (âm thanh) hoặc các dữ liệu số.

- Trong cả 2 trường hợp tín hiệu tương tự sẽ bị yếu đi (attenuate) sau một vài khoảng cách. Để đạt được tới những khoảng cách xa hơn hệ thống truyền tương tự bao gồm các bộ khuyếch đại (amplifiers) để tăng năng lượng của tín hiệu, tuy nhiên các bộ khuyếch đại này cũng tăng cả các thành phần tạp nhiễu.

- Với các bộ khuyếch đại xếp tầng để đạt được các khoảng cách xa hơn, tín hiệu sẽ bị sai lệch nhiều hơn (méo hay sai dạng tín hiệu). Với dữ liệu tương tự sự sai dạng đôi chút là có thể chấp nhận được (vẫn nghe được). Tuy nhiên với dữ liệu số, các bộ khuyếch đại xếp chồng sẽ tạo ra các lỗi.

Truyền số (Digital Transmission):

- Quan tâm đến nội dung của tín hiệu. Một tín hiệu số chỉ có thể truyền trong một khoảng cách giới hạn trước khi bị sự suy yếu, tạp nhiễu làm ảnh hưởng tới sự nguyên vẹn của tín hiệu. Để đạt được các khoảng cách xa hơn các bộ lặp (repeaters) được sử dụng.

- Một repeater nhận các tín hiệu số, khôi phục lại khuân mẫu của các bit 0 và 1 sau đó truyền đi, do đó sự suy yếu tín hiệu được khắc phục.

Câu hỏi: Phương pháp nào là thích hợp cho truyền thông?

- Câu trả lời của công nghiệp truyền thông và khách hàng là truyền số (digital). Với những lý do sau:

+ Công nghệ số: Sự mở rộng của sự tích hợp trên diện rộng và rất rộng đã dẫn tới việc giảm giá và kích thước của các mạch kỹ thuật số, Các thiết bị tương tự không có được những sự giảm này.

+ Toàn vẹn dữ liệu: Việc sử dụng các bộ lặp (repeaters) thay cho các bộ khuyếch đại (amplifiers) sự tác động của tạp nhiễu và các sự suy yếu tín hiệu khác không được tích tụ. Do đó có thể truyền dữ liệu với khoảng cách xa hơn với các đường truyền chất lượng thấp bằng các phương tiện số trong khi vẫn duy trì sự toàn vẹn của dữ liệu.

4. Công xuất kênh (Channel capacity)

Có 4 khái niệm cơ bản liên quan đến công xuất của kênh:

+ Tốc độ dữ liệu (Data Rate): Là tốc độ chuyển giao dữ liệu (bit/s) –bps.

+ Băng thông (Bandwidth): Là băng thông của tín hiệu được truyền và bị ràng buộc bởi bản chất của đường truyền được tính bằng Hertz.

- Tạp nhiễu (Noise): Là độ trung bình của tạp nhiễu trên đường truyền

- Tỷ lệ lỗi (Error Rate): Là tỷ lệ lỗi xuất hiện

Công thức Nyquist (Nyquist bandwidth)

+ C: Công xuất của kênh

+ B: Băng thông của kênh

+ M: Số mức điện áp được sử dụng để truyền tín hiệu hay còn gọi là số tín hiệu rời rạc

C=2BLog2M

Ví dụ: Với B=3100Hz, M=8

Ta có C= 2*3100*Log28= 18,600 bps

Công thức Shannon (Shannon Bandwidth Formula)

Tỷ lệ giữa tín hiệu và tạp nhiễu: SNR – Signal to Noise Ratio:

SNRdB = 10log10(công xuất của tín hiệu/ công xuất của tạp nhiễu)

C=BLog2(1+SNR)

Ví dụ: Giả sử phổ của kênh là từ 3MHz đến 4Mhz và SNRdB=24 dB. Tính công xuất của kênh và số tín hiệu rời rạc (số mức điện áp) được sử dụng.

Ta có:

B=4MHz-3MHz=1MHz = 106Hz

SNRdB=24dB=10Log10(SNR)

SNR=251

C=106 x log2(1+251) ≈ 106 x 8 =8Mbps

Ta có C=2BLog2M

8 x106 = 2 x 106 x Log2M

4 = log2M vậy M=16.

5. Đường truyền tín hiệu

5.1 Đường truyền có định hướng

- Đường cáp truyền mạnglà cơ sở hạ tầng của một hệ thống mạng, nên nó rất quan trọng và ảnh hưởng rất nhiều đến khả năng hoạt động của mạng. Hiện nay người ta thường dùng 3 loại dây cáp là cáp xoắn cặp, cáp đồng trục và cáp quang.

a, Cáp soắn đôi (Twisted Pair): Đây là loại cáp gồm hai đường dây dẫn đồng được xoắn vào nhau nhằm làm giảm nhiễu điện từ gây ra bởi môi trường xung quanh và giữa chúng với nhau

- Hiện nay có hai loại cáp xoắn là cáp có bọc kim loại ( STP - Shielded Twisted Pair) và cáp không bọc kim loại (UTP -Unshielded Twisted Pair).

+ Cáp có bọc kim loại (STP): Do IBM đưa ra vào đầu những năm 1980. Lớp bọc bên ngoài có tác dụng chống nhiễu điện từ, có loại có một đôi giây xoắn vào nhau và có loại có nhiều đôi giây xoắn với nhau.

+ Cáp không bọc kim loại (UTP): Tính tương tự như STP nhưng kém hơn về khả năng chống nhiễu và suy hao vì không có vỏ bọc.

- UTP có các loại (Category - Cat) thường dùng:

+ Cat 1 & Cat 2: Thường dùng cho truyền thoại và những đường truyền tốc độ thấp (nhỏ hơn 4Mb/s).

+ Cat 3: Tốc độ truyền dữ liệu khoảng 16 Mb/s , nó là chuẩn cho hầu hết các mạng điện thoại.

+ Cat 4: Thích hợp cho đường truyền 20Mb/s.

+ Cat 5: Thích hợp cho đường truyền 100Mb/s, thích hợp cho các mạng chuyền dữ liệu.

- Sự khác nhau giữa Cat 3 và Cat 5 là sự khác nhau về số lượng soắn trên 1 đơn vị khoảng cách.

- Cat 5 soắn nhiều hơn với bước soắn từ 0.6 đến 0.85 cm so sánh với 7.5 đến 10 cm cho Cat 3. Cat 5 đắt hơn Cat 3 nhưng hiệu xuất của Cat 5 cao hơn nhiều so với Cat 3.

- Thông thường 4 cặp cáp soắn đôi được bọc trong một vỏ bọc bằng nhựa, 4 cặp này được phân biệt bằng màu sắc của các cặp, bao gồm:

- Xanh da trời trắng– xanh da trời (cặp 1)

- Da cam trắng– da cam (cặp 2)

- Xanh lá cây trắng - Xanh lá cây (cặp 3)

- Nâu trắng – nâu (cặp 4)

- Thông thường 4 cặp cáp soắn đôi được bọc trong một vỏ bọc bằng nhựa, 4 cặp này được phân biệt bằng màu sắc của các cặp, bao gồm:

- Xanh da trời trắng– xanh da trời (cặp 1)

- Da cam trắng– da cam (cặp 2)

- Xanh lá cây trắng - Xanh lá cây (cặp 3)

- Nâu trắng – nâu (cặp 4)

b, Cáp đồng trục (Coaxial cable):

- Cáp đồng trục có hai đường dây dẫn và chúng có cùng một trục chung, một dây dẫn trung tâm (thường là dây đồng cứng) đường dây còn lại tạo thành đường ống bao xung quanh dây dẫn trung tâm (dây dẫn này có thể là dây bện kim loại và vì nó có chức năng chống nhiễu nên còn gọi là lớp bọc kim). Giữa hai dây dẫn trên có một lớp cách ly, và bên ngoài cùng là lớp vỏ plastic để bảo vệ cáp.

- Cáp đồng trục có độ suy hao ít hơn so với các loại cáp đồng khác (cáp xoắn đôi) do ít bị ảnh hưởng của môi trường.

- Các mạng LAN sử dụng cáp đồng trục có thể có kích thước trong phạm vi vài ngàn mét, cáp đồng trục được sử dụng nhiều trong các mạng dạng bus.

- Hai loại cáp thường được sử dụng là cáp đồng trục mỏng (đường kính là 0,25 inch) và cáp đồng trục dày (đường kính là 0,5 inch). Cáp đồng trục mỏng có độ hao suy tín hiệu lớn hơn.

c, Cáp sợi quang (Fiber - Optic Cable)

- Cáp sợi quang không truyền dẫn các tín hiệu điện mà chỉ truyền các tín hiệu quang (các tín hiệu dữ liệu phải được chuyển đổi thành các tín hiệu quang và khi nhận chúng sẽ lại được chuyển đổi trở lại thành tín hiệu điện).

- Nguyên tắc hoạt động của cáp quang: Khi một tia sáng truyền từ một môi trường (dioxyt silic-silica) sang môi trường khác (không khí), tia sáng bị khúc xạ tại ranh giới giữa hai môi trường. Lượng khúc xạ phụ thuộc vào tính chất của hai môi trường.

- Lượng khúc xạ được gọi là chỉ số khúc xạ. Với các góc tới lớn hơn một giá trị tới hạn (góc tới hạn) nào đó, ánh sáng sẽ khúc xạ ngược (phản xạ) trở lại silica và không có lượng ánh sáng nào thoát ra ngoài không khí.

- Cáp sợi quang bao gồm một dây dẫn trung tâm (lõi) bằng thủy tinh và được bọc một lớp vỏ bọc bằng thủy tinh có chỉ số khúc xạ thấp hơn chỉ số khúc xạ của lõi để giữ cho ánh sáng không thoát ra ngoài lõi.. Bên ngoài cùng là lớp vỏ plastic để bảo vệ cáp.

- Trong cáp sợi quang một chế độ (single mode) lõi có đường kính từ 8 đến 10 micron.

- Trong cáp sợi quang đa chế độ (multimode) lõi có đường kính khoảng 50 micron

- Hai loại nguồn sáng thường được dùng để truyền tín hiệu là các diode phát sáng (LED – Light Emmitting Diode) và các bộ Laser bán dẫn (Semiconductor Laser). Hai nguồn sáng này có các tính chất khác nhau

- Sợi quang có thể được sử dụng cho các mạng LAN cũng như truyền dẫn đường dài. Kỹ thuật ghép nối sợi quang rất phức tạp và thường có 3 kỹ thuật chính, các kỹ thuật ghép nối này có thể làm thất thoát khoảng 10 đến 20% ánh sáng

- Các kỹ thuật ghép nối cáp quang bao gồm:

+ Bộ kết nối đế quang

+ Kết nối cơ học (bện các sợi quang lại với nhau sau đó bọc kín các chỗ bện)

+ Đốt nóng chảy các đầu sợi cáp quang rồi gắn vào với nhau.

- Cáp quang có băng thông rộng hơn cáp đồng. Khoảng cách giữa các bộ lặp tín hiệu xa hơn cáp đồng (50 km so sánh với 5 km)

- Cáp quang không bị ảnh hưởng bởi các đột biến điện áp, nhiễu điện từ và mất điện áp và không bị ăn mòn như cáp đồng

5.2 Truyền thông không dây.

- Trong truyền thông không dây chúng ta quan tâm đến phạm vi của tần số. Ba loại tần số là:

- Các tần số từ 30 MHz đến 1 GHz là thích hợp cho các ứng truyền nhiều hướng và được gọi là các tần số vô tuyến và các sóng tương ứng với các tần số này được gọi là sóng vô tuyến (radio).

+Tần số cực ngắn (còn gọi là viba): Từ 1 GHz đến 40 GHz. Với những tần số này, ta có thể tạo ra những trùm tín hiệu có định hướng cao, các sóng sử dụng các tần số này được gọi là sóng cực ngắn hay sóng viba (microwave).

- Sóng cực ngắn là thích hợp cho kiểu truyền điểm – điểm. Sóng cực ngắn cũng được sử dụng cho truyền thông bằng vệ tinh (satellite).

- Các tần số từ 3 x 1011 đến 2 x 1014 Hz được gọi là tần số hồng ngoại (infrared), các sóng hồng ngoại thích hợp cho kết nối điểm – điểm hoặc các ứng dụng nhiều điểm trong những phạm vi hạn hẹp như là trong 1 phòng.

+ Ăng ten (Antenna): Ăng ten được định nghĩa như là 1 hay 1 hệ thống các thiết bị điện dùng để phát hay nhận các năng lượng điện từ.

- Để truyền một tín hiệu, năng lượng điện từ máy phát được ăng ten biến đổi thành năng lượng điện từ và được phát ra môi trường xung quanh (không khí, không trung, nước…). Để nhận 1 tín hiệu, năng lượng điện từ chạm vào ăng ten và được biến đổi thành năng lượng điện và được cung cấp cho máy thu.

- Trong truyền thông 2 chiều, 1 ăng ten có thể được sử dụng cho cả thu và phát tín hiệu.

- Một ăng ten có thể phát ra năng lượng theo tất cả các hướng, tuy nhiên năng lượng này là không đều nhau theo tất cả các hường. Một cách chung nhất để đánh giá hiệu xuất của một ăng ten là mẫu phát xạ, đây là một biểu diễn đồ họa về các thuộc tính phát xạ của ăng ten.

- Mẫu phát xạ đơn giản nhất được sinh ra bởi một ăng ten đẳng hướng. Một ăng ten đẳng hướng là một điểm trong không gian có khả năng phát ra năng lượng theo tất cả các hướng một cách như nhau.

- Mẫu phát xạ của một ăng ten đẳng hướng là một hình cầu với ăng ten ở trung tâm.

- Một loại ăng ten quan trọng là ăng ten phản xạ parabol, thường được sử dụng trong các ứng dụng truyền sóng ngắn mặt đất (terrestrial microwave) và truyền vệ tinh (satellite).

- Thu ăng ten (Antenna Gain): được định nghĩa như là cường độ của tín hiệu phát ra từ antenna theo một hướng với cường độ của tín hiệu phát ra từ antenna theo mọi hướng.

Một khái niệm có liên quan đến tăng khả năng của antenna đó là vùng hiệu quả, nó liên quan đến diện tích bề mặt và hình dạng của antenna. Mối quan hệ giữa tăng khả năng của antenna và vùng hiệu quả của một antenna được biểu diễn như sau:

G= 4πAe / λ2

Trong đó:

G= Khả năng của antenna

Ae = Vùng hiệu quả

f = Tần số sóng mang

c= Tốc độ ánh sáng =(3 x 108 m/s)

λ = Độ dài bước sóng =c/f

Chẳng hạn vùng hiệu quả của một antenna đẳng hướng là λ/4π với tăng khả năng là 1. Vùng hiệu quả của 1 antenna parabol với diện tích bề là A sẽ là 0.56A với tăng khả năng của antenna là 7A/ λ2

Ví dụ: Cho 1 antenna phản xạ parabol có đường kính là 2m, hoạt động với tần số 12GHz. Tính vùng hiệu quả và tăng khả năng của antenna?

Lời giải: Ta có diện tích bề mặt của antenna A= πr2 = π do đó Ae = 0.56 π

Độ dài bước sóng = c/f = (3 x108 )/(12 x 109) = 0.025 met

Do đó G= 7A/ λ2 = (7 x π )/0.0252 = 35,186

GdB = 10log10(35186) = 45.46 dB.

Bài số 5 CÁC KỸ THUẬTMÃ HOÁ DỮ LiỆU

1. Dữ liệu số, tín hiệu số

- Một tín hiệu số là một chuỗi rời rạc không liên tục của các xung điện áp, mỗi một xung là một phần tử tín hiệu. Các dữ liệu nhị phân được truyền bằng cách mã hóa mỗi bit dữ liệu thành các phần tử tín hiệu; trường hợp đơn giản nhất là mã hóa một bít dữ liệu thành một phần tử tín hiệu, chẳng hạn mã hóa bit 0 bằng một xung điện áp dương và mã hóa bit 1 bằng một xung điện áp âm. Ngoài ra còn có nhiều cách mã hóa khác.

- Nếu tất cả các phần tử tín hiệu có cùng dấu (âm hay dương) thì tín hiệu được gọi là đơn cực (unipolar), trường hợp ngược lại tín hiệu được gọi là cực (polar). Trong truyền tín hiệu cực,

Các kỹ thuật mã hóa dữ liệu số:

+ Nonreturn to Zero - Level (NRZ-L)

- Đây là kỹ thuật dễ nhất và phổ biến nhất để truyền các tín hiệu số, kỹ thuật này sử dụng 2 mức điện áp khác nhau để biểu diễn các chữ số nhị phân, các mức điện áp này không đổi trong thời gian truyền 1 bit, không có việc chuyển điện áp về mức 0.

+Non return to Zero Invert (NRZI)

- Kỹ thuật này thay đổi điện áp biểu diễn các bit dữ liệu liên tiếp, cụ thể:

- Nếu bit hiện thời là bit 0 thì bit này được mã hóa bằng tín hiệu tương tự như bit trước đó. Nghĩa là:

0= Không thay đổi tại vị trí bắt đầu của bit

1= Đổi tại vị trí bắt đầu của bit

Chẳng hạn giả sử bit trước đó là bit 1 có điện áp âm, ta có biểu diễn sau:

+ Kỹ thuật nhị phân nhiều mức: Kỹ thuật này sử dụng nhiều hơn hai mức tín hiệu, bao gồm kỹ thuật bipolar – AMI (Alternate mark inversion – Đánh dấu đảo ngược luôn phiên) và kỹ thuật pseudoternary.

Kỹ thuật bipolar –AMI:

- Bit 0 được biểu diễn bằng không có điệp áp, các bit 1 được biểu diễn bằng các xung điện áp dương hay âm, và các xung điện áp biểu diễn bit 1 phải thay đổi luân phiên.

Chẳng hạn giả sử bit 1 gần đây nhất có điện áp là âm, ta có biểu diễn sau:

+Kỹ thuật pseudoternary:

Bit 1 được biểu diễn bằng không có điệp áp, các bit 0 được biểu diễn bằng các xung điện áp dương hay âm, và các xung điện áp biểu diễn bit 0 phải thay đổi luân phiên.

Chẳng hạn giả sử bit 0 gần đây nhất có điện áp là âm, ta có biểu diễn sau:

+ Kỹ thuật Biphase (2 pha)

Bao gồm kỹ thuật manchester và differentiall manchester

+ Manchester: Có sự thay đổi điện áp tại điểm giữa của mỗi bit, cụ thể:

Bit 1: Chuyển từ thấp lên cao

Bit 0: Chuyển từ cao xuấng thấp

Giả sử chuỗi bit cần gửi đi là: 01001100011

Ta có biểu diễn sau:

+ Differential manchester:

- Có sự thay đổi điện áp tại điểm giữa của mỗi bit, cụ thể:

Bit 0: Thay đổi tại vị trí bắt đầu của bit

Bit 1: Không thay đổi tại vị trí bắt đầu của bit

Giả sử chuỗi bit cần gửi đi là: 01001100011, vàgiả sử bit 1 trước đó kết thúc ở mức điện ápâm, ta có biểu diễn sau:

2. Dữ liệu số, tín hiệu tương tự

- Một trong những ví dụ điển hình là truyền dữ liệu số thông qua mạng điện thoại công công (public telephone network).

- Các mạng điện thoại được thiết kế để truyền và nhận các tín hiệu tương tự trong phạm vi của tần số âm thanh từ 300 đến 3400Hz. Các modem được gắn vào các mạng điện thoại để chuyển đổi từ dữ liệu số sang tín hiệu tương tự và ngược lại.

- Các kỹ thuật cơ bản để biến đổi dữ liệu số sang tín hiệu tương tự bao gồm: ASK (Amplitude Shift Keying – Khoá dịch chuyển biên độ), FSK (Frequancy Shift Keying – Khoá dịch chuyển tần số) và PSK (Phase Shift Keying – Khoá dịch chuyển pha)

a, Kỹ thuật ASK – Khoá dịch chuyển biên độ

- Với kỹ thuật này 2 giá trị nhị phân khác nhau (0,1) được biểu diễn bằng 2 biên độ khác nhau của tần số sóng mang.

- Thông thường một chữ số nhị phân được biểu diễn bởi sụ tồn tại không đổi về biên độ của sóng mang, chữ số còn lại được biểu diễn bằng không có sóng mang.

ASK s(t) =

Với sóng mang là Acos(2πfct)

ASK dễ bị ảnh hưởng bởi những thay đổi bất ngờ và là một kỹ thuật điều chế không hiệu quả. Với các đường truyền thoại vận tốc truyền dữ liệu tối đa là 1200bps. Kỹ thuật này được sử dụng để truyền dữ liệu số qua cáp quang.

b, Kỹ thuật FSK – Khoá dịch chuyển tần số.

Một trong những dạng phổ biến nhất của FSK là binary FSK (BFSK), với kỹ thuật này 2 giá tri nhị phân được biểu diễn bởi 2 tần số khác nhau gần tần số mang.

BFSK s(t)=

Trong đó f1, f2 thường là phần bù của tần số mang fc, hai tần số này bằng nhau nhưng ngược nhau về giá trị.

Ví dụ: Trong các đường truyền thoại để đạt được truyền full duplex, băng thông được chia thành 2 phần. Trên 1 hướng (truyền hay nhận) các tần số được sử dụng để biểu diễn 0 và 1 được tập trung tại tần số 1170 Hz với 1 sự dịch chuyển 100 Hz về cả hai phía.

Trên hướng còn lại các tần số được sử dụng để biểu diễn 0 và 1 được tập trung tại tần số 2125 Hz với 1 sự dịch chuyển 100 Hz về cả hai phía.

- BFSK ít bị lỗi hơn ASK, trong các đường truyền thoại vận tốc truyền dữ liệu tối đa là 1200bps, nó cũng được sử dụng cho các tần số cao hơn chẳng hạn như truyền sóng vô tuyến (3-30MHz), hoặc sử dụng thậm chí cho các tần số cao hơn nữa chẳng hạn các LANs sử dụng cáp đồng trục.

Một kỹ thuật khác trong dịch chuyển tần số đó là MFSK – Multiple FSK sử dụng nhiều hơn 2 tần số

MFSK si(t)= Acos(2πfit) 1≤ i ≤ M

Trong đó:

fi = fc + (2i – 1 – M)fd

fc= Tần số sóng mang

fd= Sai khác tần số

M= Số lượng các phần tử tín hiệu khác nhau = 2L

L= Số lượng bit trên một phần tử tín hiệu.

- Khi đó tổng số băng thông cần thiết là 2Mfd và tốc độ truyền là 2fd

Ví dụ: Cho một kênh điện thoại sử dụng tần số sóng mang là 250KHz, sự sai khác tần số là 25 KHz, số bít được mã hóa trên một phần tử tín hiệu là 3. Hãy tính các tần số được sử dụng để mã hóa dữ liệu, băng thông cần thiết và tốc độ truyền tối đa của đường truyền.

Lời giải:

Ta có fc= 250 KHz, fd = 25 KHz, L=3 Vì vậy M=8.

Sử dụng công thức fi = fc + (2i – 1 – M)fd ta có:

f1 = 75KHz biểu diễn 000

f2 = 125 KHz biểu diễn 001

f3 = 175 KHz biểu diễn 010

f4 = 225 KHz biểu diễn 011

f5 = 275 KHz biểu diễn 100

f6 = 325 KHz biểu diễn 101

f7 = 375 KHz biểu diễn 110

f8 = 425 KHz biểu diễn 111

Băng thông cần thiết là 2Mfd = 2x8x25 = 400 KHz

Tốc độ truyền tối đa là 2fd= 50 Kbps.

c, Kỹ thuật PSK – Khoá dịch chuyển pha

Một giản đồ đơn giản nhất sử dụng 2 pha để biểu diễn các số nhị phân và được gọi là dịch pha nhị phân, kỹ thuật này sử dụng dịch pha π

BPSK s(t) =

Ngoài ra còn có thể sử dụng giản đồ 4 pha, dịch pha π/4 (quadrature) để biểu diễn các số nhị phân:

QPSK s(t) =

Do đó mỗi phần tử tín hiệu biểu diễn 2 bit.

3. Dữ liệu tương tự, tín hiệu số.

Nói 1 cách chính xác hơn, đây là quá trình biến đổi từ dữ liệu tương tự sang dữ liệu số. Quá trình này được gọi là số hóa (digitalization)

- Khi dữ liệu tương tự đã được chuyển đổi thành dữ liệu số, một số các vấn đề có thể sảy ra, đó là:

+ Dữ liệu số có thể được truyền sử dụng kỹ thuật NRZ - L

+ Dữ liệu số có thể được mã hóa thành tín hiệu số sử dụng kỹ thuật khác NRZ - L.Khi đó cần có các bước bổ sung vào quá trình biến đổi

+ Dữ liệu số có thể được chuyển đổi thành một tín hiệu tương tự, sử dụng 1 trong các kỹ thuật điều chế ở phần 2.

- Thiết bị dùng để chuyển đổi dữ liệu tương tự thành dạng số để truyền và sau đó khôi phục lại dữ liệu tương tự ban đầu từ dạng số được gọi là codec (coder / decoder)

- Có hai kỹ thuật cơ bản được sử dụng trong codec đó là điều chế mã xung – Pulse Code Modulation – PCM và Delta Modulation

a, Kỹ thuật điều chế mã xung - PCM:

Kỹ thuật này dựa trên định lý lấy mẫu như sau:

“Nếu một tín hiệu f(t) được lấy mẫu trong các khoảng thời gian đều đặn và với một tỷ lệ lấy mẫu lớn hơn hai lần tần số tín hiệu cao nhất thì các mẫu này sẽ bao gồm tất cả các thông tin của tín hiệu ban đầu và hàm f(t) có thể được khôi phục lại từ các mẫu”

- Khi lấy mẫu tín hiệu ta được các mẫu tương tự được gọi là pulse amplitude modulation (PAM) để chuyển đôi các mẫu này sang số ta cần gán cho mỗi mẫu 1 mã nhị phân

Ví dụ: Giả sử tín hiệu ban đầu có băng thông là B, các mẫu PAM được lấy với tỷ lệ 2B hay nói cách khác mỗi một mẫu được lấy sau mỗi khoảng thời gian Ts = 1/2B (giây). Mỗi một mẫu được biểu diễn bằng 4 bit. Do đó, mỗi một mẫu được xấp xỉ bằng một giá trị trong khoảng từ 0 đến 15 (16 mức) bằng lượng tử hóa (lượng hóa).

- Vì các giá trị được lượng hóa chỉ là các giá trị gần đúng nên không thể khôi phục lại được tín hiệu ban đầu từ các mẫu.

- Nếu sử dụng 8 bit cho một mẫu (cho phép 256 mức lượng hóa) thì chất lượng của tín hiệu âm thanh sau khi khôi phục từ các mẫu có thể so sánh được với tín hiệu này khi truyền bằng tín hiệu tương tự.

- Do tần số âm thanh giới hạn ở mức 4000Hz nên với tốc độ lấy mẫu 8000 mẫu/giây và với mỗi một mẫu yêu cầu 8 bit để mã hoá nên một kênh điện thoại sẽ yêu cầu vân tốc:

8000x8=64000 = 64 kbps

b, Kỹ thuật điều chế Delta – DM:

- Trong kỹ thuật này các thông tin vào dưới dạng các dữ liệu số được xấp xỉ hóa bằng 1 hàm bậc thang (Staircase function), hàm này tăng hay giảm một khoảng bằng delta trong mỗi khoảng thời gian lấy mẫu.

- Tính chất cơ bản nhất của hàn bậc thang là sự tăng hay giảm của hàm là nhị phân: trong mỗi khoảng thời gian lấy mẫu, hàm tăng hoặc giảm một khoảng bằng delta.

- Do đó nếu hàm tăng ta có thể sử dụng giá trị 1 để biểu diễn và dùng giá trị 0 để biểu diễn hàm nếu hàm giảm.

- Việc tăng hay giảm của hàm được chọn cầng gần với dữ liệu ban đầu càng tốt. Nếu gía trị lấy mẫu của dữ liệu lớn hơn giá trị gần nhất của hàm thì bit 1 được sinh ra, ngược lại bit 0 được sinh ra.

Ví dụ về việc sử dụng hàm bậc thang để lấy mẫu:

Bài số 6 ETHERNET

I. Tổng quan về Ethernet LANs

1. Lịch sử Ethernet

- Ethernet được hãng XEROX phát triển nhằm giải quyết vấn đề kết nối giữa các máy tính cá nhân trong các văn phòng của hãng này. Sau đó một đội của hãng Xerox được thành lập cùng với hãng Intel hãng Digital Equipment Corp (DEC) để tiếp tục phát triển Ethernet. Do đó Ethernet ban đầu trở thành DIX Ethernet.

- Các hãng này sau đó đã nhường việc phát triển các chuẩn của Ethernet cho IEEE vào đầu 1980.

- IEEE thành lập hai uỷ ban làm việc với Ethernet đó là: uỷ ban IEEE 802.3 và IEEE 802.2. Uỷ ban 802.3 làm việc với các tiêu chuẩn của tầng vật lý và một phần của tầng liên kết dữ liệu được gọi là điều khiển truy nhập đường truyền – Medium Access Control – MAC.

- Uỷ ban IEEE 802.2 làm việc với một phần chức năng của tầng liên kết dữ liệu được gọi là điều khiển liên kết logic – Logical Link Control – LLC. Các chuẩn của 802.2 được áp dụng cho cả Ethernet và các chuẩn cho LAN khác như Token Ring

- Thuật ngữ Ethernet được dùng như là một họ các tiêu chuẩn định nghĩa tầng vật lý và tầng liên kết dữ liệu của các mạng LAN phổ biến nhất hiện nay. Các tiêu chuẩn này định nghĩa tốc độ truyền, loại cáp sử dụng trong mạng, độ dài của cáp…

- Người sử dụng có thể thiết kế và sử dụng mạng LAN cho nhiều mục đích khác nhau như:

+ Chia sẻ file

+ Chia sẻ máy in

+ Truyền file

+ Chơi game

2. Các chuẩn của họ Ethernet

a, Chuẩn 10BASE2 và 10BASE5

- Đây là 2 chuẩn đặc tả đầu tiên của họ Ethernet sử dụng cáp đồng trục tạo thành một đường bus để kết nối các PC và các thiết bị khác.

- Nếu hai hay nhiều thiết bị cùng gửi tin thì các tín hiệu này sẽ bị trùm lên nhau và tạo ra hiện tượng đụng độ (collision) và các tín hiệu này sẽ không thể sử dụng được. Do đó kỹ thuật CSMA/CD được sử dụng để phát hiện đụng độ trong quá trình truyền tin

- Các mạng 10BASE2 và 10BASE5 bị giới hạn bởi độ dài của bus (185 mét cho 10BASE2 và 500 mét cho 10BASE5), do đó muốn mở rộng mạng cần phải sử dụng các bộ lặp (Repeater).

Repeater kết nối các đoạn bus, nhận các tín hiệu điện từ một đoạn bus, diễn dịch các bit 0 và 1 sau đó sinh ra các tín hiệu mới đủ mạnh và truyền sang đoạn bus tiếp theo.

- Repeater hoạt động ở tầng vật lý và theo tiêu chuẩn 5 – 4 – 3.

b, Chuẩn 10BASE – T

- Được xây dựng năm 1990 sau đó là 100BASE-TX (1995) và chuẩn 1000BASE-T (1999). Để hỗ trợ cho các chuẩn này các thiết bị mạng như hub và switch được phát triển.

- Các chuẩn này sử dụng topology dạng star với một hub hoặc switch là nút kết nối trung tâm. Ngày nay các mạng LAN sử dụng switch thay hub.

- Một hub về cơ bản là một repeater nhiều cổng, do đó hub nhận tín hiệu từ một cổng sau đó sinh ra tín hiệu mới và phát đi tất cả các cổng còn lại.

II. Điều khiển truy nhập đường truyền sử dụng kỹ thuật CSMA/CD

- CSMA/CD - Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection – Đa truy nhập bằng cảm nhận sóng mang có dò sung đột.

- CSMA/CD và các tiền thân của nó có thể được gọi là kỹ thuật truy nhập ngẫu nhiên hoặc cạnh tranh đường truyền

1. Kỹ thuật CSMA

- Với CSMA 1 máy trạm muốn truyền tin đầu tiên lắng nghe đường truyền để xác định có một cuộc truyền khác đang được tiến hành hay không (carrier sense).

- Nếu đường truyền đang được sử dụng (busy) thì máy trạm này cần phải đợi. Nếu đường truyền không bận (idle) thì máy trạm có thể truyền.

- Một khả năng có thể sảy ra là hai hay nhiều máy trạm cùng truyền cùng một lúc khi đó sẽ sảy ra đụng độ (collision), dữ liệu từ truyền đi từ các máy bị bóp méo một cách vô tình và do đó không thể nhận được một cách thầnh công.

- Để giải quyết vấn đề này, máy trạm đã truyền tin đi cần đợi thông báo đã nhận được tin (ackowledgment) từ máy nhận trong một khoảng thời gian hợp lý sau khi truyền và cần cân nhắc đến độ trễ cực đại trong một vòng tròn truyền tin (round-trip).

- Máy trạm nhận tin khi trả lời cũng cần phải cạnh tranh kênh truyền cho sự trả lời. Nếu không có sự trả lời từ máy nhận, máy gửi có thể giả thiết rằng một sự đụng độ đã sảy ra và nó sẽ truyền lại.

- Những khả năng có thể sảy ra:

+ Nếu thời gian để truyền từ một trạm tới một trạm khác lớn hơn so với thời gian truyền một frame: khi đó một trạm khác cần phải có một khoảng thời gian tương đối lâu để nhận biết được một tram khác đã gửi một frame.

Trong khoảng thời gian này một trong các trạm khác có thể truyền một frame. Thực tế nếu khoảng cách giữa hai trạm đủ lớn thì sẽ có nhiều máy trạm sẽ gửi tin nối tiếp nhau, do đó sẽ sảy ra đụng độ.

+ Nếu thời gian để truyền từ một trạm tới một trạm khác nhỏ hơn thời gian truyền một frame: trong trường hợp này khi một trạm gửi một frame thì hầu hêt các trạm khác sẽ nhận biết được điều này ngay lập tức và do đó các trạm khác xẽ không cố gắng để gửi các frame, do đó đụng độ sẽ ít sảy ra.

- Với CSMA, 1 thuật toán được dùng để chỉ ra một máy trạm cần phải làm gì nếu như đường truyền được phát hiện là bận (Thuật toán CSMA- không kiên nhẫn). Nội dung của thuật toán:

Một máy trạm muốn truyền tin lắng nghe đường truyền và tuân theo các bước sau:

1, Nếu đường truyền không bận (idle) thì truyền, nếu không thì chuyển sang bước 2.

2, Nếu đường đường truyền bận thì đợi một khoảng thời gian ngẫu nhiên (khoảng thời gian ngẫu nhiên này đươc cung cấp bởi một bộ phân phối thời gian) và lặp lại bước 1.

-Sử dụng độ trễ ngẫu nhiên sẽ là giảm khả năng đụng độ song lại làm lãng phí đường truyền. Ví dụ:

- Hai trạm đã sẵn sàng truyền tin cùng một thời gian trong khi trạm khác đang tiến hành truyền tin. Nếu cả 2 trạm cùng đợi một khoảng thời gian như nhau trước khi thử gửi một lần nũa như vậy cả hai sẽ cùng gửi cùng một thời gian. Do đó sẽ sảy ra đụng độ

- Sau khi một trạm kết thúc truyền tin thì đường truyền không bận nhưng các trạm khác (đang đợi để truyền tin) không biết điều này vì các trạm này không nghe đường truyền do đó sẽ lãng phí đường truyền

Để tránh khả năng đường truyền phí bị lãng thuật toán CSMA- kiên nhẫn bậc 1 có thể được sử dụng. Nội dung của thuật toán:

Một máy trạm muốn truyền tin lắng nghe đường truyền và tuân theo các bước sau:

1, Nếu đường truyền không bận thì truyền, nếu không thì chuyển sang buớc 2

2, Nếu đường truyền bận, tiếp tục lắng nghe cho đến khi đường truyền không bận, sau đó truyền ngay lập tức.

Để giảm khả năng xung đột và giảm thời gian nghỉ của đường truyền, thuật toán kiên nhẫn bậc p (p-persistent) có thể được áp dụng. Nội dung của thuật toán như sau:

Một máy trạm muốn truyền tin lắng nghe đường truyền và tuân theo các bước sau:

1, Nếu đường truyền không bận thì truyền với xác suất p và đợi một đơn vị thời gian với xác suất 1-p, độ dài của đơn vị thời gian bằng độ trễ cực đại trong quá trình truyền tin.

2, Nếu đường truyền bận tiếp tục lắng nghe cho đến khi đường truyên không bận và lặp lại bước 1.

3, Nếu việc truyền bị trễ một đơn vị thời gian thì lặp lại bước 1.

Vấn đề đặt ra là p sẽ được tính toán bằng bao nhiêu?

+ Với những mạng chịu tải nhỏ, nếu p nhỏ thì các trạm phải đợi một khoảng thời gian lâu hơn để có thể được truyền tin.

+ Với những mạng thường phải chịu tải trọng lớn, p cần phải nhỏ, chẳng hạn có n trạm có nhu cầu truyền tin trong khi một trạm khác đang truyền. Khi trạm đang truyền kết thúc truyền tin, số trạm sẽ cố gắng để truyền sẽ bằng số trạm nhân với xác suất truyền p và bằng np

Nếu np >1: Sẽ có nhiều hơn một trạm có nhu cầu truyền tin khi đó khả năng đụng độ sẽ sảy ra. Khi đụng đọ sảy các trạm sẻ cố gắng truyền lại, lúc này sẽ có thêm trạm mới cũng cố để truyền tin do đó khả năng đụng độ sẽ tăng thêm. Do đó np phải nhỏ hơn 1 với 1 giá trị của n

- Với CSMA vẫn còn một sự không hiệu qủa, đó là khi đụng độ sảy ra giữa hai frame, các máy trạm đang gửi các frame này không biết được đụng độ đã sảy ra (vì các máy trạm không nghe đường truyền), do đó đường truyền vẫn giữ ở trạng thái không sử dụng được trong suốt thời gian truyền của hai frames. Với những frame dài sự lãng phí của đường truyền là đáng kể.

- Sự lãng phí này có thể được giảm bớt nếu một trạm tiếp tục lắng nghe đường truyền trong khi đang truyền tin.

2. Kỹ thuật CSMA/CD

Một máy trạm muốn truyền tin lắng nghe đường truyền và tuân theo các bước sau:

1, Nếu đường truyền không bận thì truyền, nếu không thì chuyển sang bước 2

2, Nếu đường truyền bận, tiếp tục lắng nghe cho đến khi đường truyền không bận, sau đó truyền ngay lập tức. Tiếp tục lắng nghe đường truyền trong quá trình truyền tin

3, Nếu một đụng độ được phát hiện trong khi truyền thì truyền đi một tín hiệu báo nghẽn nhỏ (jamming signal) để đảm bảo rằng tất cả các trạm khác biết đang có một đụng độ sau đó ngừng truyền.

4, Sau khi truyền tín hiệu báo nghẽn đợi trong một khoảng thời gian ngẫu nhiên được gọi là backoff sau đó cố gắng truyền lần nữa (lặp lại từ bước 1)

III. Các giao thức của tầng liên kết dữ liệu trong Ethernet

1. Đánh địa chỉ trong Ethernet

- Đánh địa chỉ trong Ethernet xác định địa chỉ của một thiết bị hay của một nhóm thiết bị trên một LAN.

- Mỗi địa chỉ dài 6 bytes, thường được viết dưới dạng thập lục phân (hexadicimal). Với các thiết bị của Cisco địa chỉ được viết dưới dạng các dấu chấm ngăn cách 4 chữ số hexa, ví dụ: 0000.0C12.3456 là một địa chỉ Ethernet

- Địa chỉ Unicast xác định một card LAN. Các máy tính sử dụng địa chỉ unicast để xác định máy gửi và máy nhận. Ví dụ: Fred và Barney ở trên cùng một Ethernet LAN và Fred gửi cho Barney một frame. Fred đặt địa chỉ MAC của mình vào phần header của Frame như là đại chỉ nguồn và sử dụng địa chỉ MAC của Barney như là đại chỉ đích. Khi Barney nhận được frame, Barney nhận thấy rằng địa chỉ đích là địa chỉ của mình nên sẽ xử lý frame này. Nếu địa chỉ đích không trùng với địa chỉ MAC của Barney, Barney sẽ không làm gì với frame này.

- IEEE định nghĩa khuân dạng và quy định cách gán địa chỉ cho mạng LAN và gọi là địa chỉ MAC. Địa chỉ MAC của mỗi card LAN được gán duy nhất trên toàn thế giới.

- Các nhà sản xuất card LAN mã hoá địa chỉ MAC trong mỗi card mạng và thường đặt ở trong ROM của card.

- Địa chỉ MAC gồm 2 phần: Phần đầu là số hiệu nhà sản xuất (do IEEE quy định) và phần sau là một số mà nhà sản xuất này chưa dùng bao giờ để gán cho mỗi một card.

- Địa chỉ nhóm xác định nhiều card LAN. IEEE định nghĩa hai loại địa chỉ nhóm cho Ethernet:

+ Broadcast Addresses: Thường được sử dụng nhiều nhất trong việc nhóm các địa chỉ MAC. Broadcast Addresses có giá trị: FFFF.FFFF.FFFF

- Broadcast Addresses ám chỉ tất cả các thiết bị cần phải xử lý frame.

- Multicast Addresses: Cho phép một tập hợp con các thiết bị liên kết với nhau. Địa chỉ Multicast có dạng 0100.5exx.xxxx (x có thể là bất kỳ giá trị nào)

2. Khuân dạng của frame trong Ethernet

- Việc tạo frameđịnh nghĩa cách thức diễn dịch một chuỗi các số nhị phân được truyền trên mạng.

- Việc xây dựng frame trong Ethernet thay đổi nhiều lần. Đầu tiên Xeror định nghĩa một phiên bản của frame, sau đó IEEE thay đổi và tạo ra các phiên bản mới.

- Khuân dạng của LAN header:

3. Xác định dữ liệu bên trong một Ethernet frame

- Theo thời gian nhiều loại giao thức của tầng 3 (tầng mạng) được định nghĩa. Chẳng hạn như các giao thức của IBM, Novell Netware, Apple, OSI, TCP/IP…

- Tất cả các giao thức này có thể sử dụng Ethernet. Để sử dụng Ethernet, các giao thức này đặt các gói tin của mình (L3PDU) bên trong 1 Ethernet frame. Khi nhận được frame của Ethernet, bên nhạn cần phải biết được kiểu của L3PDU bên trong Ethernet frame.

- Bên trong Ethernet frame có một trường gọi là trường Type, trường này xác định kiểu của giao thức được sử dụng ở tầng 3. Ví dụ: Để ngầm ám chỉ một IP packet bên trong một Ethernet frame, trường type có giá trị ngầm định là 0800 (hexa), các kiểu khác của L3 PDU sẽ có các giá trị khác nhau trong trường này.

- Nếu trường Length/Type được sử dụng để xác định độ dài của Ethernet frame thì một trường khác cần được sử dụng để xác định kiểu của L3PDU và giá trị của Length/Type phải nhỏ hơn 1536.

Bạn đang đọc truyện trên: Truyen2U.Pro

Trước Sau

#meo