Transcript Lesson04 Các kiến trúc mạng

Mạng cơ bản
Các kiến trúc
mạng
Đơn vị 2
Bài 4
Bài 4 – Mạng cơ bản
1
Các mục tiêu
• Giải thích tại sao lại phải phát triển các
chuẩn cho mạng cục bộ.
• Đưa ra một vài ví dụ về các kiến trúc
mạng Ethernet.
• Liệt kê các đặc trưng của một mạng
token ring.
Bài 4 – Mạng cơ bản
2
Các mục tiêu (tiếp)
• Tìm hiểu cách hoạt động của
một mạng không dây
• Cung cấp các nguyên tắc khi
thiết kế một mạng máy tính.
Bài 4 – Mạng cơ bản
3
Các chuẩn mạng máy
tính
• Các kiến trúc khác nhau có thể hạn chế
sự phát triển của mạng máy tính.
• Viện kỹ thuật điện và điện tử (IEEE) đã
phát triển các chuẩn trong kiến trúc
mạng máy tính.
Bài 4 – Mạng cơ bản
4
Các chuẩn mạng máy
tính
• Các kết quả từ sự cố gắng của IEEE là
dự án 802.
• Có 3 chuẩn nổi bật là: Ethernet (802.3),
token ring (802.5), và không dây
(802.11).
Bài 4 – Mạng cơ bản
5
Ethernet
• Ethernet là kiến trúc mạng cục bộ phổ biến nhất hiện
nay
• Nó dễ cài đặt và không đắt.
• Các dữ liệu truyền được chia nhỏ thành các gói tin.
• Tên chuẩn cho các phiên bản khác nhau gồm 3 phần
ghép với nhau:
Tốc độ truyền tối đa-Chế độ truyền-Độ dài đoạn
mạng (hoặc loại đường truyền). Ví dụ: 10Base2 có tốc độ
truyền tối đa 10Mbps, truyền theo dải cơ sở (baseband) và độ
dài tối đa một đoạn mạng 185 m (gần 200m)
Bài 4 – Mạng cơ bản
6
10Base2
• Hình trạng của mạng là dạng trục sử dụng
phương pháp truy nhập đường truyền tranh
chấp (CSMA/CD) và cáp đồng trục gầy.
• Các đoạn mạng được nối với nhau qua một
repeater (bộ lặp).
• Nó có thể nối tối đa lên tới 5 đoạn mạng (mỗi
đoạn dài tối đa 200 m) sử dụng 4 repeater
(luật 5-4-3).
Bài 4 – Mạng cơ bản
7
10Base2
Bài 4 – Mạng cơ bản
8
10Base-T
• Hoạt động ở tốc độ 10 Mbps và sử
dụng CSMA/CD.
• Hình trạng mạng là dạng sao.
• Vẫn được dùng ngày nay vì độ tin cậy
và dễ sử dụng.
Bài 4 – Mạng cơ bản
9
10Base-T
Bài 4 – Mạng cơ bản
10
100Base-T
• Sử dụng CMSA/CD như là một trục được nối
dạng sao.
• Có 3 phân loại nhỏ hơn của mạng 100Base-T
với các yêu cầu cáp các nhau.
• Loại phổ biến nhất là 100Base-TX (dùng cáp
Category 5 hay cáp UTP tốc độ cao hơn).
Bài 4 – Mạng cơ bản
11
Mạng Ethernet
chuyển mạch
• Một bộ chuyển mạch biết đoạn nào
thuộc về nút mạng nào.
• Nó sử dụng một bảng được lưu trong
bộ nhớ để gửi một gói tin.
• Nó tăng cường băng thông bằng việc
giảm giao thông mạng và các xung đột.
• Nó dễ cài đặt và không đắt.
Bài 4 – Mạng cơ bản
12
Mạng Ethernet
chuyển mạch
Bài 4 – Mạng cơ bản
13
100VG-AnyLAN
• Sử dụng cáp Category 3 hay cao hơn
hay cáp quang.
• Là một mạng dạng sao chính gốc với
hub trung tâm điều khiển toàn bộ mạng.
• Sử dụng phương pháp truy nhập
đường truyền yêu cầu ưu tiên.
• Hỗ trợ các kiến trúc mạng khác.
Bài 4 – Mạng cơ bản
14
Gigabit Ethernet
• 1000Base-T là một mạng dạng sao sử
dụng cáp Category 5 hay cao hơn.
• Tăng cường tốc độ mạng vì gửi nhiều
bits hơn và sử dụng 4 cặp dây đồng
thời.
Bài 4 – Mạng cơ bản
15
10G Ethernet
• Có thể được dùng trong cả các mạng
LAN và WAN.
• Yêu cầu phải dùng cáp sợi quang.
• Mạng không phải đối mặt với vấn đề
xung đột.
Bài 4 – Mạng cơ bản
16
Token Ring
• Có khả năng chẩn đoán và tránh được
các sự cố về mạng.
• Nhiều nút được thêm vào cũng không
làm mạng chậm đi.
• Kích cỡ gói tin có thể lớn hơn so với
mạng Ethernet.
Bài 4 – Mạng cơ bản
17
Token Ring
• Dự án IEEE 802.5.
• Tốc độ 16 Mbps.
• Sử dụng cáp xoắn đôi với hình trạng lai
sao-vòng.
• Các gói tin đi tới một hub trung tâm gọi
là đơn vị truy nhập đa trạm MAU.
Bài 4 – Mạng cơ bản
18
Token Ring
Bài 4 – Mạng cơ bản
19
WLAN
• Mạng cục bộ không dây WLAN.
• Được dùng khi cần tính cơ động nhưng
vẫn duy trì kết nối với mạng.
• 802.11b hay Wi-Fi (11 Mbps).
• 802.11a hay Wi-Fi5 (108 Mbps).
• 802.11g (54 Mbps).
Bài 4 – Mạng cơ bản
20
WLAN
• Chỉ cần vỉ mạch giao diện mạng không
dây và điểm truy cập.
• Một điểm truy cập hoạt động như một
liên kết giữa mạng không dây và mạng
có dây.
• 802.11b sử dụng phương pháp truy
nhập đường truyền CSMA/CA.
Bài 4 – Mạng cơ bản
21
WLAN
Bài 4 – Mạng cơ bản
22
Thiết kế mạng
• Các quy tắc cơ bản phải được tuân
theo để việc thiết kế mạng được tốt.
• Các bộ chuyển mạch trong một mạng
Ethernet phải được cấu hình theo cấp
bậc.
• Các đoạn mạng nhỏ hơn thì tốt hơn các
đoạn mạng lớn.
Bài 4 – Mạng cơ bản
23
Tổng kết
•
•
Vào những năm đầu thập kỷ 80, Viện kỹ thuật điện và điện tử (IEEE)
bắt tay vào phát triển các chuẩn kiến trúc máy tính. Được biết đến với
tên dự án 802, công việc này đã thiết lập được nền tảng của ba chuẩn
kiến trúc mạng máy tính đóng góp tới 95% số mạng cục bộ được dùng
hiện nay. Ba chuẩn nổi bật này là Ethernet (802.3), token ring (802.5),
và không dây (802.11).
Tập các đặc tả của dự án IEEE 802.3 dành cho một loại mạng nội bộ
gọi là Ethernet. Một vài phiên bản của Ethernet truyền dữ liệu ở tốc độ
10 Mbps, nhưng ít được dùng ngày nay. 10Base5, cũng được gọi là
Ethernet chuẩn, yêu cầu dùng cáp đồng trục gầy. Các phiên bản khác
của các mạng Ethernet 10 Mbps được thiết kế để chạy trên cáp sợi
quang với các thiết lập riêng.
Bài 4 – Mạng cơ bản
24
Tổng kết (tiếp)
• 10Base2 là một phiên bản của Ethernet đã được sử dụng rất
phổ biến và đến giờ vẫn còn được sử dụng mặc dù không rộng
rãi lắm. 10Base2 là một loại mạng có hình trạng trục sử dụng
CSMA/CD và yêu cầu cáp đồng trục gầy. 10Base-T cũng chạy ở
tốc độ 10Mbps, sử dụng CSMA/CD, có thể hỗ trợ tổng
cộng1024 nút mạng trên mạng. 10Base-T là một mạng có hình
trạng trục nhưng đấu dây kiểu sao, điều này nghĩa là nó hoạt
động như một mạng trục (trong đó mỗi gói tin dừng lại tại mọi
nút mạng) nhưng được nối dây theo kiểu sao (với một thiết bị
điều khiển trung tâm).
Bài 4 – Mạng cơ bản
25
Tổng kết (tiếp)
•
Khi các kiến trúc mạng cần tốc độ nhanh hơn 10Mbps, tiểu ban IEEE
bắt đầu làm việc để tạo ra một chuẩn Ethernet gọi là 100BaseT (hay
Fast Ethernet). 100Base-T có nhiều đặc trưng cơ bản tương tự
10Base-T. Nó sử dụng phương pháp truy nhập đường truyền
CSMA/CD, hình trạng mạng là dạng trục nối theo kiểu sao, và nó tiếp
tục sử dụng cùng các thiết bị cơ bản (như các hub gắn vào các giá đỡ
cùng với bảng đấu dây). Thiết bị mới duy nhất trong mạng 100Base-T
là vỉ giao tiếp mạng 100 Mbps và hub 100 Mbps. Để tăng thêm tốc độ,
một thiết bị chuyển mạch (hub chuyển mạch) được sử dụng. Một bộ
chuyển mạch biết đoạn mạng nào đi tới nút mạng nào. Điều này tăng
băng thông của mạng một cách đáng kể bởi vì nó giảm giao thông
mạng và số lượng các xung đột. Các mạng Ethernet sử dụng các hub
chuyển mạch thường được gọi là Ethernet chuyển mạch.
Bài 4 – Mạng cơ bản
26
Tổng kết (tiếp)
•
•
100VG-AnyLAN cũng hoạt động ở tốc độ 100Mbps. Hình trạng của mạng là
dạng sao chính gốc, với các hub trung tâm điều khiển toàn bộ mạng. 100VGAnyLAN sử dụng phương pháp truy nhập đường truyền yêu cầu ưu tiên thay vì
CSMA/CD. Điều này nghĩa là khi một nút mạng cần truyền một gói tin, nó đầu
tiên phải gửi môt yêu cầu tới hub và đợi được cho phép trước khi truyền. Không
giống CSMA/CD, yêu cầu ưu tiên ngăn ngừa các xung đột (các xung đột làm
chậm mạng). Một ưu điểm của mạng 100VG-AnyLAN là khả năng hỗ trợ các
kiến trúc mạng khác.
Gigabit Ethernet (hay 1000Base-T) là chuẩn gần tương tự với 100Base-TX.
1000Base-T là một mạng có hình trạng dạng sao sử dụng cáp Category 5 hay
cao hơn. 1000Base-T đạt được tốc độ cao hơn nhờ tăng số lượng bit gửi đi và
gửi dữ liệu trên cả bốn cặp dây một cách đồng thời. Mạng 10G Ethernet truyền
dữ liệu ở tốc độ 10 tỷ bit trên giây.
Bài 4 – Mạng cơ bản
27
Tổng kết (tiếp)
• Tập các đặc tả của dự án IEEE 802.5 dành cho một
loại mạng cục bộ có tên token ring. Token ring có tốc
độ 16 Mbps và sử dụng cáp xoắn đôi trong một hình
trạng lai dạng sao-vòng. Các gói tin trong một mạng
dạng sao-vòng không đi trực tiếp tới nút mạng tiếp
theo trong vòng mà đi tới một hub trung tâm, hub
trung tâm sau đó sẽ gửi gói tin đó tới nút mạng tiếp
theo trên vòng. Tai trung tâm của một mạng token
ring là một bộ tập trung gọi là đơn vị truy cập đa trạm
(MAU). Token ring cũng có khả năng chẩn đoán và
tránh các sự cố mạng.
Bài 4 – Mạng cơ bản
28
Tổng kết (tiếp)
• Khi một người dùng mạng hay di chuyển nhưng vẫn muốn duy
trì kết nối tới mạng, họ cần mạng cục bộ không dây (WLANS).
Danh sách các thiết bị cần thiết cho một mạng không dây rất
ngắn. Chỉ cần một vỉ mạch giao tiếp mạng không dây và một
điểm truy cập không dây là có thể kết nối. Một NIC không dây
thực hiện các chức năng tương tự NIC có dây trừ một ăng ten
được dùng để gửi và nhận các tín hiệu tần số radio. Một điểm
truy cập (AP) là một thiết bị chứa một bộ thu phát radio (gửi và
nhận tín hiệu) cùng với một giao diện mạng có dây RJ-45 cho
phép nối AP tới một mạng có dây chuẩn bằng dây cáp.
Bài 4 – Mạng cơ bản
29
Tổng kết (tiếp)
•
Các quy tắc cơ bản phải được tuân theo để việc thiết kế mạng được tốt. Đầu
tiên, các bộ chuyển mạch trong một mạng Ethernet phải được cấu hình theo
phân cấp, đôi khi được biết đến như một cây úp ngược. Trong một cấu trúc
phân cấp, chỉ có một đường đi duy nhất giữa hai nút mạng bất kỳ. Thứ hai, các
đoạn mạng nhỏ hơn thì tốt hơn các đoạn mạng lớn. Các đoạn mạng nhỏ hơn
khiến cho việc quản lý mạng dễ hơn. Việc phân đoạn mạng cũng có thể được
hoàn thành bởi việc chia mạng thành một cấu trúc cây phân cấp sử dụng các bộ
chuyển mạch. Các bộ chuyển mạch lõi chỉ những bộ chuyển mạch là nút cha
trong cấu trúc cây phân cấp và đảm trách giao thông giữa các bộ chuyển mạch.
Các bộ chuyển mạch nhóm làm việc được nối trực tiếp đến các nút mạng. Các
hub rẻ tiền thường được làm thiết bi dự phòng cho các bộ chuyển mạch tại mức
nhóm làm việc. Việc phân đoạn cũng có thể được hoàn thành bởi việc nhóm
các nút mạng thành các nhóm logic. Việc này còn được gọi là tạo LAN ảo
(VLAN)
Bài 4 – Mạng cơ bản
30