Giáo trình về Mạng máy tính

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. 10 + 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. 2.3.2 Tầng liên kết dữ liệu (Data Link) Khái niệm: Tầng liên kết dữ liệu (data link layer) là tầng mà ở đó ý nghĩa được gán cho các bít 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. Nó 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. Các nhiệm vụ chính của tầng này là: + Chia thông tin cần gửi thành các frame, gửi các frame đi một cách tuần tự và xử lý các frame biên nhận (ACK frame) do bên nhận gửi về. Các frame có kích thước cỡ vài trăm byte hoặc vài nghìn byte, đầu và cuối frame được ghi thêm các nhóm bit đặc biệt làm ranh giới cho frame (tầng này nhận ra được ranh giới giữa các frame). + Đường truyền vật lý luôn luôn có thể gây lỗi nên tầng này phải giải quyết vấn đề nảy sinh khi bản tin bị hỏng, bị mất hoặc bị truyền lặp. Tầng này 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. + Giữ cho bên phát có tốc độ không gây “lụt” dữ liệu cho bên nhận. + Các giao thức tầng liên kết dữ liệu chia làm 2 loại chính là các giao thức hướng ký tự và các giao thức hướng bit. Các giao thức hướng ký tự được xây dựng dựa trên các ký tự đặc biệt của một bộ mã chuẩn nào đó (như ASCII hay EBCDIC), trong khi đó các giao thức hướng bit lại dùng các cấu trúc nhị phân (xâu bit) để xây dựng các phần tử 11 của giao thức (đơn vị dữ liệu, các thủ tục.) và khi nhận, dữ liệu sẽ được tiếp nhận lần lượt từng bit một. 2.3.3 Tầng mạng (NetWork) Khái niệm: Tầng mạng (network layer) nhắm đến việc kết nối các mạng với nhau bằng cách tìm đường (routing) cho các gói tin từ một mạng này đến một mạng khác. Nó 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 cung các các phương tiện để truyền các gói tin qua mạng, thậm chí qua một mạng của mạng (network of network). Bởi vậy nó cần phải đáp ứng với nhiều kiểu mạng và nhiều kiểu dịch vụ cung cấp bởi các mạng khác nhau. hai chức năng chủ yếu của tầng mạng là chọn đường (routing) và chuyển tiếp (relaying). Tầng mạng là quan trọng nhất khi liên kết hai 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. Đối với một mạng chuyển mạch gói (packet - switched network) - gồm tập hợp các nút chuyển mạch gói nối với nhau bởi các liên kết dữ liệu. Các gói dữ liệu được truyền từ một hệ thống mở tới một hệ thống mở khác trên mạng phải được chuyển qua một chuỗi các nút. Mỗi nút nhận gói dữ liệu từ một đường vào (incoming link) rồi chuyển tiếp nó tới một đường ra (outgoing link) hướng đến đích của dữ liệu. Như vậy ở mỗi nút trung gian nó phải thực hiện các chức năng chọn đường và chuyển tiếp. Việc chọn đường là sự lựa chọn một con đường để truyền một đơn vị dữ liệu (một gói tin chẳng hạn) từ trạm nguồn tới trạm đích của nó. 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. 12 + 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. Mô hình chuyển vận các gói tin trong mạng chuyễn mạch gói Người ta có hai phương thức đáp ứng cho việc chọn đường là phương thức 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 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. Thông thường các thông tin được đo lường và sử dụng cho việc chọn đường bao gồm: + Trạng thái của đường truyền. + Thời gian trễ khi truyền trên mỗi đường dẫn. + Mức độ lưu thông trên mỗi đường. + Các tài nguyên khả dụng của mạng. Khi có sự thay đổi trên mạng (ví dụ thay đổi về cấu trúc của mạng do sự cố tại một vài nút, phục hồi của một nút mạng, nối thêm một nút mới... hoặc thay đổi về mức độ lưu thông) các thông tin trên cần được cập nhật vào các cơ sở dữ liệu về trạng thái của mạng. Hiện nay khi nhu cầu truyền thông đa phương tiện (tích hợp dữ liệu văn bản, đồ hoạ, hình ảnh, âm thanh) ngày càng phát triển đòi hỏi các công nghệ truyền dẫn tốc độ cao nên việc phát triển các hệ thống chọn đường tốc độ cao đang rất được quan tâm. 13 2.3.4 Tầng vận chuyển (Transport) Khái niệm: Có nhiệm vụ tổ chức các kênh trao đổi thông tin giữa các dịch vụ tương ứng của hai máy tính tham gia truyền thông. Các vấn đề nảy sinh: Trong một lúc có thể có nhiều dịch vụ cùng tham gia trao đổi thông tin với các máy tính khác nên tầng giao vận phải có nhiệm vụ dồn kênh và phân kênh. + Giải pháp để tổ chức dồn kênh và phân kênh ở tầng giao vận là sử dụng socket. Mỗi dịch vụ tầng trên sẽ tiến hành trao đổi thông qua các cổng logic gọi là cổng dịch vụ, số hiệu cổng cùng dữ liệu được đóng gói trong quá trình dồn kênh. Ví dụ: - www: cổng 80 - ftp: cổng 21 - telnet: cổng 23… 14 Các dịch vụ tầng trên chia thành 2 loại và ứng với mỗi loại tầng giao vận phải tổ chức truyền tin tương ứng với hai loại đó: + Đòi hỏi tin cậy + Chấp nhận các sai sót, nhưng thời gian truyền tin phải nhanh nhất có thể được 2.3.5 Tầng phiên (Session) Khái niệm: Thiết lập, quản lý, kết thúc các phiên làm việc giữa các ứng dụng, đảm bảo việc giao dịch giữa các ứng dụng được quản lý. 2.3.6 Tầng trình diễn (Presentation) Khái niệm: Trong giao tiếp giữa các ứng dụng thông qua mạng với cùng một dữ liệu có thể có nhiều cách biểu diễn khác nhau. Thông thường dạng biểu diễn dùng bởi ứng dụng nguồn và dạng biểu diễn dùng bởi ứng dụng đích có thể khác nhau do các ứng dụng được chạy trên các hệ thống hoàn toàn khác nhau (như hệ máy Intel và hệ máy Motorola). Tầng trình diễn (Presentation layer) phải chịu trách nhiệm chuyển đổi dữ liệu gửi đi trên mạng từ một loại biểu diễn này sang một loại khác. Để đạt được điều đó nó cung cấp một dạng biểu diễn chung dùng để truyền thông và cho phép chuyển đổi từ dạng biểu diễn cục bộ sang biểu diễn chung và ngược lại. 15 Tầng trình bày cũng có thể được dùng kĩ thuật mã hóa để xáo trộn các dữ liệu trước khi được truyền đi và giải mã ở đầu đến để bảo mật. Ngoài ra tầng biểu diễn cũng có thể dùng các kĩ thuật nén sao cho chỉ cần một ít byte dữ liệu để thể hiện thông tin khi nó được truyền ở trên mạng, ở đầu nhận, tầng trình bày bung trở lại để được dữ liệu ban đầu. 2.3.7 Tầng ứng dụng (Application) Khái niệm: Tầng ứng dụng (Application layer) là tầng cao nhất của mô hình OSI, nó xác định giao diện giữa người sử dụng và môi trường OSI và giải quyết các kỹ thuật mà các chương trình ứng dụng dùng để giao tiếp với mạng. 2.4 Quá trình đóng gói dữ liệu trong mô hình OSI Trong mô hình tham chiếu OSI dữ liệu trước khi được gửi đi phải tiến hành đóng gói, và khi nhận được dữ liệu quá trình mở gói được diễn ra theo chiều ngược lại. Dữ liệu được gửi từ tầng ứng dụng đi xuống các tầng dưới của mô hình OSI, mỗi tầng có những định nghĩa riêng về dạng dữ liệu mà nó sử dụng. Tại nơi gửi, mỗi tầng coi gói tin của tầng trên gởi xuống là dữ liệu của nó và thêm vào gói tin các thông tin điều khiển của mình sau đó chuyển tiếp xuống tầng dưới. Tại nơi nhận, quá trình diễn ra ngược lại, mỗi tầng lại tách các thông tin điều khiển của mình ra và chuyển dữ liệu lên tầng trên . Hình dưới đây mô tả chi tiết quá trình đóng gói dữ liệu thông qua 7 tầng của mô hình OSI 16 Với 5 bước chuyển đổi để đóng gói dữ liệu : 1. Xây dựng dữ liệu 2. Đóng gói dữ liệu tại tầng vận chuyển 3. Bổ sung địa chỉ IP vào header tầng mạng . 4. Bổ sung header và trailer tại tầng liên kết dữ liệu . 5. Chuyển thành các bit để truyền tại tầng vật lý . Application Header + data 010010100100100100111010010001101000… Tầng ứng dụng Tầng chuyển vận Tầng mạng Tầng vật lý 17 Tầng liên kết dữ liệu CHƯƠNG 2 : CÔNG NGHỆ ETHERNET 1. Giới thiệu về Ethernet Ethernet là mạng cục bộ do ba công ty Xerox, Intel và Digital equipment xây dựng và phát triển. Ethernet là mạng thông dụng nhất đối với các mạng nhỏ hiện nay (chiếm hơn 90% thị phần mạng hiện nay). Ethernet LAN được xây dựng theo chuẩn 7 lớp trong cấu trúc mạng của mô hình tham chiếu ISO, mạng truyền số liệu Ethernet cho phép đưa vào mạng các loại máy tính khác nhau kể cả máy tính mini. Ethernet có các đặc tính kỹ thuật chủ yếu sau đây: + Có cấu trúc dạng tuyến phân đoạn, đường truyền dùng cáp đồng trục, tín hiệu truyền trên mạng được mã hoá theo kiểu đồng bộ (Manchester), tốc độ truyền dữ liệu là 10 Mb/s. + Chiều dài tối đa của một đoạn cáp tuyến là 500m, các đoạn tuyến này có thể được kết nối lại bằng cách dùng các bộ chuyển tiếp và khoảng cách lớn nhất cho phép giữa 2 nút là 2,8 km. Sử dụng tín hiệu bǎng tần cơ bản, truy xuất tuyến (bus access) hoặc tuyến token (token bus), giao thức là CSMA/CD, dữ liệu chuyển đi trong các gói. Gói (packet) thông tin dùng trong mạng có độ dài từ 64 đến 1518 byte. Với việc ra đời Gigabit Ethernet, ban đầu như là một công nghệ LAN thì giờ đây đã trở thành một chuẩn MAN và WAN. Thành công chủ yếu của Ethernet là do các yếu tố sau: + Đơn giản và dễ dàng bảo trì. + Có khả năng phối hợp với các công nghệ khác. + Tin cậy. + Chi phí lắp đặt và nâng cấp thấp. Tất cả các chuẩn phát triển sau này về cơ bản đều tương thích với chuẩn gốc. Một frame của Ethernet xuất phát từ một NIC 10 Mbps cáp đồng trục loại cũ trong một máy PC, đặt lên liên kết Ethernet quang tốc độ 10 Gbps và kết thúc tại một NIC 100 Mbps. Các gói trên một mạng Ethernet không bị thay đổi. Ethernet dựa trên topo dạng bus: 18 2. Ethernet và mô hình OSI Ethernet hoạt động ở hai tầng của mô hình OSI, nửa bên dưới của tầng liên kết dữ liệu (Data Link) được gọi là lớp MAC và tầng vật lý. Để di chuyển số liệu giữa hai trạm Ethernet, số liệu thường được chuyển qua repeater. Các chuẩn đảm bảo băng thông tối thiểu và hoạt động được qua đặc tả chỉ ra số trạm tối đa trên một segment, chiều dài tối đa của một segment, số lượng repeater tối đa giữa các trạm… 3. Tầng MAC và thuật toán CSMA/CD: 3.1 Tầng cập nhật môi trường truyền MAC: Tầng này làm nhiệm vụ xác định xác định máy nào trong mạng được truyền dữ liệu trên đường cáp chung. MAC và LLC cấu thành phiên bản IEEE của tầng 2 (liên kết dữ liệu) của mô hình OSI. 19 Khi được cài đặt vào trong mạng, các máy trạm phải tuân theo những quy tắc định trước để có thể sử dụng đường truyền, đó là phương thức truy nhập. Phương thức truy nhập được định nghĩa là các thủ tục điều hướng trạm làm việc làm thế nào và lúc nào có thể thâm nhập vào đường dây cáp để gửi hay nhận các gói thông tin. Có 3 phương thức cơ bản: + CSMA/CD + Giao giao thức dùng thẻ bài ( Token Ring ) + Giao thức FDDI 3.2 Các quy tắc của MAC và thuật toán CSMA/CD Giao thức CSMA/CD( Carrier Sence Multiple Access with Collision Detection) Giao thức này thường sử dụng cho mạng có cấu trúc bus. Các trạm máy cùng chia sẻ một kênh truyền chung, các trạm đều có cơ hội thâm nhập đường truyền như nhau (Multiple Access). Tuy nhiên tại một thời điểm thì chỉ có một trạm được truyền dữ liệu mà thôi. Trước khi truyền dữ liệu, mỗi trạm phải lắng nghe đường truyền để chắc chắn đường truyền rỗi (Carrier Sence). Trong trường hợp hai trạm cùng truyền dữ liệu đồng thời, xung đột dữ liệu xảy ra, các trạm tham gia phải phát hiện được xung đột và thông báo tới các trạm khác gây ra xung đột (Collision Detection), đồng thời các trạm phải ngừng thâm nhập, chờ đợi lần sau trong khoảng thời gian ngẫu nhiên nào đó rồi mới tiếp tục truyền .Khi lưu lượng các gói dữ liệu cần di chuyển trên mạng quá cao, thì việc xung đột có thêt xảy ra với số lượng lớn dẫn đến làm chậm tốc độ truyền tin của hệ thống. Giao thức này thuộc công nghệ Ethernet. Các quy tắc của MAC và thuật toán CSMA/CD: Ethernet là công nghệ quảng bá trên môi trường chia sẻ. Phương phá truy cập CSMA/CD được dùng trong Ethernet thực hiện ba chức năng sau: + Truyền và nhận các gói dữ liệu + Giải mã các gói dữ liệu và kiểm tra các địa chỉ hợp lệ trước khi chuyển chúng đến các tầng cao hơn trong mô hình OSI . + Phát hiện lỗi trong các gói dữ liệu hay trên mạng. Nội dung chính của phương pháp này là khi một node trên mạng muốn truyền tin nó phải lắng nghe xem mạng (cáp) có bận không, nếu không bận thì sẽ truyền thông tin. 20 Khi đụng độ xảy ra sẽ làm biên độ giao động của các tín hiệu tăng đột ngột, các thiết bị mạng có thể cảm nhận được xung đột này và sẽ không truyền tín hiệu, khi đó thuật toán vãn hồi được sử dụng, sau một khoảng thời gian thì các thiết bị có thể truyền dữ liệu và việc truyền dữ liệu là bình đẳng đối với mọi thiết bị. 21 Với khả năng xảy ra xung đột là rất cao đặc biệt tỷ lệ các gói tin broadcast trong mạng theo chuẩn Ethernet là rất lớn việc xảy ra xung đột làm giảm hiệu năng của mạng. Khi thiết kế các mạng LAN theo chuẩn Ethernet cũng phải tính đến độ trễ thời gian của tín hiệu khi đi qua các thiết bị mạng ( hub, repeater…) Độ trễ này nếu xảy ra quá giới hạn cho phép cũng là một trong những nguyên nhân gây ra các xung đột trên mạng, gây ra hiện tượng nghẽn mạng. Các thiết bị như Hub, repeater làm việc ở tầng vật lý không nhận ra địa chỉ MAC nên mỗi khi chúng nhận được một tín hiệu từ một cổng nó sẽ phát tin ra tất cả các cổng còn lại, vì vậy hình thành nên các miền xung đột . Để giới hạn độ trễ các miền xung đột do Hub gây ra, người ta sử dụng luật 5-4-3 . Luật này quy đinh giữa hai node bất kỳ trên mạng chỉ có thể có tồi đa 5 đoạn mạng, kết nối thông qua 4 repeater và chỉ có 3 trong tổng số 5 đoạn mạng có máy tính kết nối mạng . 4. Hoạt động của Repeater vàHub 22 4.1 Hoạt động của Repeater Khái niệm : Repeater là một lọai thiết bị phần cứng đơn giản nhất trong các thiết bị liên kết mạng, nó được hoạt động trong tầng vật lý của mô hình hệ thống mở OSI . Repeater dùng để nối hai mạng giống nhau hoặc các phần của một mạng cùng có một nghi thức và một cấu hình. Khi repeater nhận được một tín hiệu từ mọt phía của mạng thì nó sẽ phát tiếp vào phía kia của mạng . Mô hình liên kết mạng của Repeater Repeater không có khả năng xử lý tín hiệu mà nó chỉ loại bỏ các tín hiệu méo, nhiễu, khuyếch đại các tín hiệu đã bị suy hao (vì đã được phát với khoảng cách xa) và khôi phục lại tín hiệu ban đầu. Việc sử dụng Repeater đã làm tăng thêm chiều dài của mạng . Hoạt động của Repeater trong mô hình OSI Việc sử dụng Repeater không làm thay đổi nội dung các tín hiệu đi qua nó nên chỉ được dùng để nối hai mạng có cùng giao thức truyền thông ( như hai mạng Ethernet hay hai mạng Token Ring ) nhưng lại không thể nối hai mạng có giao thức truyền thông khác nhau ( như một mạng Ethernet với mạng Token Ring ) . Thêm nữa Repeater không làm thay đổi khối lượng chuyển vận trên mạng nên việc sử dụng không tính toán nó trên mạng lớn sẽ hạn chế hiệu năng của mạng Khi lựa chọn loại Repeater cần chú ý lựa chọn loại có tốc độ chuyển vận phù hợp với tốc độ của mạng . 23 Có hai loại Repeater: + Repeater điện: nối với đường dây điện ở cả hai phía của nó, nó nhận tín hiệu điện từ một phía và phát về phía kia .Khi một mạng sử dụng repeater điện để nối các phần của mạng lại thì có thể làm tăng khoảng cách của mạng, nhưng khoảng cách đó luôn bị hạn chế bởi một khoảng cách tối đa do độ trễ của tín hiệu.Ví dụ với mạng sử dụng cáp đồng trục 50 thì khoảng cách tối đa là 2.8 km, khoảng cách đó không thể kéo dài thêm cho dù có sử dụng thêm repeater. + Repeater điện quang: liên kết với một đầu cáp quang và một đầu cáp điện, nó chuyển một tín hiệu điện từ cáp điện ra tín hiệu quang để phát trên cáp quang và ngược lại. Việc sử dụng repeater cũng lamg tăng chiều dài của mạng. 4.2 Hoạt động của Hub Khái niệm : Hub thực chất là một Repeater có nhiều cổng hoạt động ở tầng vật lý (khuyếch đại tín hiệu). 24 Hoạt động của Hub trong mô hình OSI Hub là một trong những yếu tố quan trọng nhất của LAN, đây là điểm kết nối dây trung tâm của mạng, tất cả các trạm trên mạng LAN đều được kết nối thông qua Hub. Hub thường được dùng để nối mạng, thông qua những đầu cắm của nó người ta liên kết các máy tính dưới dạng hình sao. Một hub thông thường có nhiều cổng nối với người sử dụng ( từ 4 đến 24 cổng ) để gắn máy tính và các thiết bị ngoại vi. Mỗi xổng hỗ trợ một bộ kết nối dùng cặp dây xoắn 10 BaseT từ mỗi trạm của mạng. Khi tín hiệu được truyền từ một trạm tới hub, nó được lặp lại trên các cổng khác của hub. Các hub thông minh có thể định dạng, kiểm tra, cho phép hoặc không cho phép bời người điều hành mạng từ trung tâm quản lý hub . Hub xuất hiện ở ba loại cơ bản : + Thụ động ( Passive) Một passive hub phục vụ chỉ với vai trò là một điểm kết nối vật lý. Nó không thao tác hay nhận biết lưu lượng đi qua nó. Nó khônng khuyếch đại hay làm sạch tín hiệu này. Một passive hub chỉ được dùng để chia sẻ đường truyền vật lý. Như vậy, passive hub không cần nguồn cung cấp điện. + Tích cực(Active) : Một active hub phải được cung cấp nguồn điện bởi nó cần năng lượng để khuyếch đại tín hiệu đến trước khi chuyển ra các port khác. + Thông minh (Intelligent) : Các hub thông minh đôi khi còn gọi là smart hub. Các thiết bị này có chức năng cơ bản như các active hub, ngoài ra chúng còn bao gồm một chip vi xử lý và các khả năng chuẩn đoán.Các hub thông minh đắt tiền hơn các active hub nhưng hiệu quả hơn trong các tình huống sửa chữa . 25 Quá trình xử lý tín hiệu được gọi là tái sinh tín hiệu, nó làm cho tín hiệu trở nên tốt hơn, ít nhạy cảm với lỗi do vậy khoảng cách giữa các thiết bị có thể được tăng lên. Về cơ bản, trong mạng Ethernet hub hoạt động như một Repeater nhiều cổng . Mô hình hub có 8 cổng Lưu ý : Các thiết bị như Hub hay các Repeater làm việc ở tầng vật lý nên không nhận ra địa chỉ MAC nên mỗi khi chúng nhận được một tín hiệu từ một cổng nó sẽ phát tin ra tất cả các cổng còn lại, vì vậy hình thành lên các vung xung đột . Để hạn chế các miền xung đột do việc sử dụng các hub hay repeater gây ra sử dụng luật 5-4-3 . Luật này quy đinh giữa hai node bất kỳ trên mạng hcỉ có thể có tối đa 5 đoạn mạng, kết nối thông qua 4 Repeater, và chỉ có 3 trong tổng số 5 đoạn mạng có máy tính kết nối mạng . 5. Hoạt động của Bridge và Switch 5.1 Khái niệm Collision Domain và Broadcast Domain 26 Collision Domain (miền xung đột): Miền xung đột được định nghĩa là vùng mạng mà trong đó các khung phát ra có thể gây xung đột với nhau. Càng nhiều trạm trong cùng một miền xung đột thì sẽ làm tăng sự xung đột và làm giảm tốc độ truyền, vì thế mà miền xung đột có thể gọi là miền băng thông( các trạm trong cùng miền này sẽ chia sẻ băng thông của miền) một trong những nguyên nhân chính làm cho hoạt động của mạng không hiệu quả . Mỗi khi một đụng độ xảy ra trên một mạng, tất cả các hoạt động truyền dừng lại trong một khoảng thời gian. Khoảng thời gian ngưng tất cả các hoạt động truyền này thay đổi và được xác định bằng thuật toán vãn hồi ( backoff) trong mỗi thiết bị mạng. Khi tiến hành sử dụng Hub, Repeater cần chú ý đến luật 5-4-3-2-1 để hạn chế miền xung đột . + Năm đoạn mạng hình thành môi trường truyền toàn mạng . + Bố Repeater hay Hub. + Ba đoạn mạng có chứa các host tham gia truyền thông . + Hai đoạn mạng không chứa host + Một miền xung đột lớn. Broadcast Doamin (Miền quảng bá): Miền quảng bá được định nghĩa là tập hợp các thiết bị mà trong đó khi một thiết bị phát đi một frame quảng bá ( khung broadcast) thì tất cả các thiết bị còn lại đều nhận được. Khi sử dụng các thiết bị nối khác nhau, ta sẽ phân chia mạng thành các miền xung đột và miền quảng bá khác nhau. Miền quảng bá là một nhóm các miền collision domain được kết nối bởi các thiết bị lớp 2, vì vậy các thiết bị lớp 2 không thể nhận diện các frame broadcast và việc tạo ra các miền 27 quảng bá làm giảm hiệu năng của mạng, để hạn chế nó cần nối các miền quảng bá bởi các thiết bị lớp 3 (router). Miền quảng bá Sử dụng router để phân chia miền quảng bá 5.2 Hoạt động của Bridge Khái niệm: Là thiết bị làm việc đến tầng liên kết dữ liệu, nhận tín hiệu vật lý từ một cổng, nhận dạng dataframe, phân tích địa chỉ máy đích( địa chỉ MAC: địa chỉ vật lý – số hiệu NIC). Bridge là một thiết bị có xử lý dùng để nối hai mạng giống nhau hoặc khác nhau, nó có thể được dùng với các mạng có giao thức khác nhau. Cầu nối hoạt động trên tầng liên kết dữ liệu nên không như bộ tiếp sức phải phát lại tất cả những gì nó nhận được thì cầu nối đọc được các gói tin của tầng liên kết dữ liệu trong mô hình OSI và xử lý chúng trước khi quyết định có chuyển chúng đi hay không . 28 Hoạt động của Bridge trong mô hình OSI Khi một bridge nhận được một frame, nó dò địa chỉ MAC với bảng để quyết định lọc, truyền hay sao chép frame này lên đoạn mạng khác. Cơ chế hoạt động: + Nếu địa chỉ máy nhận và máy gửi cung nằm trên một đoạn mạng thì cầu chặn lại không cho chuyển qua. + Nếu là khác đoạn mạng thì cầu cho chuyển qua. + Nếu cầu không xác định được địa chỉ đích, nó chuyển frame dữ liệu tới tất cả các đoạn mạng trừ đoạn mạng nguồn. + Việc sử dụng cầu làm tăng hiệu quả của mạng. Bridge phân chia một mạng thành các phân đoạn mạng. Ví dụ: 29 Máy A truyền cho máy B, qua Bridge, nó so sánh với bảng địa chỉ MAC thấy địa chỉ nguồn và địa chỉ đích cùng chung cổng 1 vậy nó sẽ không phát tin qua cổng 2, hạn chế các gói tin dư thừa. Các loại Bridge : Có hai loại Bridge dùng để nối các đoạn mạng với nhau tùy theo mục đích sử dụng. + Bridge vận chuyển: dùng để nối hai mạng cục bộ cùng sử dụng một giao thức của tầng liên kết dữ liệu, tuy nhiên mỗi mạng có thể sử dụng loại dây nói khác nhau.Bridge vận chuyển không có khả năng thay đổi cấu trúc các gói tin mà nó nhận được mà chỉ quan tâm tới việc xem xét và vạn chuyển gói tin đó đi. + Bridge biên dịch: dùng để nối hai mạng cục bộ có giao thức khác nhau nó có khả năng chuyển một gói tin thuộc mạng này sang gói tin thuộc mạng kia trước khi chuyển qua. Bridge biên dịch nối một mạng Ethernet với một mạng Token Ring. Khi đó Bridge thực hiện như một nút trên mạng token ring trên mạng Token ring và một nút ethernet trên mạng Ethernet. Cầu nối có thể thực hiện truyền một gói tin theo chuẩn đang sử dụng trên mạng Ethernet sang chuẩn đang sử dụng trên mạng Token Ring. Tuy nhiên chú ý ở đây là việc cầu nối không thể phân chia một gói tin ra làm nhiều gói tin cho nên phải giới hạn kích thước tối đa các gói tin phù hợp với cả hai mạng trên. Ví dụ: Kích thước của gói tin trên mạng Ethernet là 1500 bytes và trên mạng Token ring là 6000 bytes do vậy nếu một trạm trên mạng Token ring gửi một gói tin cho trạm trên mạng Ethernet với kích thước lớn hơn 1500 bytes thì đi qua cầu nối số lượng byte dư sẽ bị cắt bỏ. 30 5.3 Hoạt động của Switch Khái niệm: Switch được coi như cầu nhiều cổng, là thiết bị làm việc đến tầng liên kết dữ liệu . Một Switch có nhiều port với nhiều đoạn mạng nối đến chúng . Hoạt động của Switch trong mô hình OSI Cơ chế hoạt động: Switch có hai cơ chế hoạt động cơ