chương 11: các mạng doanh nghiệp và mạng phân tán

Chương 11:Các mạng doanh nghiệp

và mạng phân tán

Các khái niệm mạng cơ bản 2

Mục đích bài học

Tìm hiểu về hoạt động của Modem trong mạng Tìm hiều về giao tiếp nhanh tới Modems trong

giao tiếp mạng Xem xét các loại sóng mang khác nhau được sử

dụng trong truyền thông mạng đường dài Giải thích về hoạt động của các thiết bị như: bộ

lặp (repeater), cầu nối (bridge), bộ định tuyến (router), cầu định hướng (brouter), cổng nối (gateway), và switch


Modem trong truyền thông mạng

Modem biến đổi hoặc điều biến (Modulate) tín hiệu số (từ máy tính) thành tín hiệu tương tự để truyền trên đường điện thoại

Giải điều biến (DEModulate) tín hiệu tương tự thành tín hiệu số Xem hình 11-1

Có 2 loại, modem trong và modem ngoài Modem ngoài sử dụng nguồn riêng, dùng giao diện nối tiếp RS-

232

Đầu nối sử dụng loại RJ-11 để nối với đường điện thoại Thường dùng tập lệnh Hayes


Modem biến đổi tín hiệu số thành tín hiệu tương tự và ngược lại

Hình 11-1 Modem biến đổi tín hiệu số thành tín hiệu tương tự và ngược lại

Tín hiệu số Tín hiệu tượng tự Tín hiệu sốModem Modem


Tốc độ của modem

Được đo bằng số lượng bits trong 1 giây (bps) Bộ tiêu chuẩn V-series của International

Telecommunications Union (ITU) định nghĩa tốc độ Từ bis (giây) và ter (1/60) cần được xem xét Baud chỉ số tín hiệu thay đổi trên 1 giây

Trước đây, baud và bps có thể dùng như nhau khi 1 bit tương ứng với 1 giao động của tín hiệu, nhưng ngày nay, thường trong 1 baud có nhiều hơn 1 bit


Các loại modem

Có 2 loại Asynchronous: Dị bộ Synchronous: đồng bộ

Các công nghệ số tốc độ cao sử dụng loại modem đặc biệt Modem DSL Modem dùng Cáp hữu tuyến


Modem Dị bộ

Biến đổi dữ liệu thành một dãy số nhị phân Các bit Stop và start đứng ở 2 đầu mỗi byte, hình

11-2 Kiểm soát luồng và sắp xếp dữ liệu chiếm 25% băng

thông

Có thể dùng bit Parity (chẵn) để kiểm tra lỗi Nén dữ liệu để tăng tốc độ truyền

Thường dùng phương pháp nén MNP Class 5


Modem Dị bộ dùng bit Start và Stop

Hình 11-2 Modem dị bộ dùng bit Start và Stop


Modem dị bộ (tiếp)

V.90 hiện là chuẩn cho modem dị bộ có tốc độ 56 Kbps Truyền thông Internet điển hình dùng V.90 thực hiện

giao tiếp 2 chiều, hình 11-3 Dùng phương pháp điều biến mã xung (PCM) để giảm

nhiễu, hình 11-4 Truyền thông bất đối xứng có tốc độ dowload và

upload khác nhau Tốc độ Upload lớn nhất là: 33.6 Kbps Tốc độ Download là 56 Kbps


Truyền thông modem sử dụng liên lạc 2 chiều Analog-Digital

Hình 11-3 Truyền thông modem sử dụng chuyển đổi 2 chiều Analog-Digital


Truyền thông modem dùng chuẩn V.90

Hình 11-4 Truyền thông modem sử dụng chuẩn V.90


Modem đồng bộ

Sử dụng thời gian để xác định nơi nào dữ liệu bắt đầu và kết thúc Sử dụng cặp bit synch để đồng bộ các modem Truyền dữ liệu theo từng Frame (gói tin), hình 11-5

Nhanh hơn modem dị bộ và có nhiều chức năng như kiểm tra lỗi


Modem đồng bộ truyền đi các bit đồng bộ, tuần hoàn

Hình 11-5 Modem đồng bộ truyền đi các bit dữ liệu đồng bộ tuần hoàn


Modem đồng bộ (tiếp)

Có 3 giao thức đồng bộ Synchronous Data Link Control (SDLC): điều khiển

dữ liệu đồng bộ High-level Data Link Control (HDCL): điều khiển

tầng liên kết dữ liệu ở mức cao Binary Synchronous (bisync) Communications:

truyền thông đồng bộ nhị phân

Dùng trên các đường dành riêng


Modem kỹ thuật số (modem số)

Không hẳn là một từ ngữ chuyên môn; không làm nhiệm vụ biến đổi từ tín hiện tương tự sang tín hiệu số

Thường dùng để nói đến mạng dịch vụ tích hợp số (Integrated Services Digital Network:ISDN)

ISDN sử dụng 2 bộ điều hợp Thiết bị Network termination (NT) Thiết bị Terminal adapter (TA)


Modem kỹ thuật số (tiếp)

Modem Cable dùng cáp truyền hình hữu tuyến có đầu nối loại RJ-45 Đa số là dùng tín hiệu số, một số ít dùng tín hiệu

tương tự Tốc độ tối đa 1.5 Mbps Dùng phương tiện truy cập dùng chung Không giới hạn khoảng cách Khoá mã dùng 56 bit để đảm bảo tính riêng tư



Đường thuê bao kỹ thuật số (DSL) làm việc với dây điện thoại soắn đôi Kết nối không được chia sẻ Băng thông rộng, tối thiểu là 384 Kbps Khoảng cách giới hạn trong khoảng 17,500 feet (3.31

miles) đến 23,000 feet (4.36 miles)



Có 2 loại DSL Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL)-

đường thuê bao số dị bộ: download là 8 Mbps và Upload là 1 Mbps

Symmetric Digital Subscriber Line (SDSL)-đường thuê bao số đồng bộ: tốc độ download và upload bằng nhau

Modem DSL và cable luôn giữ tốc độ kết nối ổn định đến các máy chủ xa


Truyền thông

Các yếu tố ảnh hưởng đến việc chọn modem và kết nối đến các mạng xa Thông lượng Khoảng cách Chi phí


Sóng mang (tiếp)

4 lựa chọn sóng mang thông qua mạng điện thoại chuyển mạch công cộng - public switched telephone network (PSTN): Dial-up ISDN DSL Dedicated leased lines - đường thuê bao riêng


Sóng mang (tiếp)

Dial-up rất chậm, tối đa 28.8 Kbps Các công nghệ mới cho phép nâng lên 56 Kbps trên một số dây,

trên lý thuyết có thể lên đến 115 Kbps Chi phí từ $18-$35

ISDN có 2 tuỳ chọn Basic Rate Interface (BRI): có 2 kênh 64-Kbps cho âm thanh

và dữ liệu gọi là B-channel và 1 kênh cho kiểm soát là D-channel. Chi phí từ $50-$70

Primary Rate Interface (PRI) có 23 kênh loại B-channel à 1 kênh loại D-channel; chi phí từt $300 đến $1500


Sóng mang (tiếp tục)

DSL hỗ trợ tốc độ 384 Kbps, chi phí từ $30-$60 Truyền thông tại tốc độ 1.5 Mbps, chi phí khoảng

$300-$600

Đường thuê bao riêng Có tốc độ từ 56 Kbps đến 45 Mbps Chi phí cao


Truy cập mạng từ xa

Windows 2000/2003 sử dụng tiện ích Routing and Remote Access Service (RRAS) Bao gồm các dịch vụ định hướng cục bộ Hình 11-6

Tối đa 256 kết nối truy cập từ xa Hỗ trợ mạng riêng ảo (VPN)


Windows 2000/2003 RRAS

Hình 11-6 Windows 2000/2003 RRAS cho phép người dùng từ xa truy cập mạng


Truy cập mạng từ xa (tiếp)

Windows XP, 2000, NT, ME, và 9x gồm các phần mềm Dial-up Networking (DUN) để phục vụ kết nối từ xa

2 giao thức Serial Line Internet Protocol (SLIP): giao thức

Internet đơn tuyến Point-to-Point Protocol (PPP): giao thức liên kết

điểm-điểm


Giao thức Internet đơn tuyến (SLIP)

Là giao thức cổ trong tầng vật lý Hỗ trợ giao thức IP Dùng modem để kết nối PC với Internet Không kiểm tra lỗi Không nén dữ liệu bằng chuẩn SLIP

Chỉ giao thức Compressed SLIP (CSLIP) hỗ trợ nén dữ liệu

Ngày nay rất ít dùng


Giao thức liên kết điểm-điểm (PPP)

Cung cấp dịch vụ cho tầng vật lý và tầng liên kết dữ liệu

Hỗ trợ nhiều giao thức, IP, IPX, và NetBEUI Hỗ trợ nén và kiểm tra lỗi Nhanh hơn và tin cậy hơn SLIP Hỗ trợ địa chỉ IP động Là giao thức trong các hệ thống TCP/IP


Mạng riêng ảo

Là các kết nối tạm thời hoặc vĩnh viễn trong hệ thống mạng

Sử dụng công nghệ nén đặc biệt Tạo ra một “đường hầm riêng ảo” để truyền

thông qua mạng Internet


VPNs trong môi trường Windows

Windows hỗ trợ dịch vụ quay số ảo (PPTP) Windows NT dùng Remote Access Service

(RAS) cho phép người dùng quay số đến máy chủ Windows 2000/2003 dùng Routing and Remote

Access Service (RRAS)


VPNs trong môi trường Windows (tiếp)

Layer 2 Tunneling Protocol (L2TP) là giao thức an toàn hơn giao thức VPN, được giới thiệu trong Windows 2000 Hỗ trợ xác thực và mã hoá cao cấp Yêu cầu 2 đầu kết nối phải sử dụng Windows


VPNs trong các môi trường hệ điều hành khác

Linux hỗ trợ các ứng dụng VPN trên máy chủ và máy trạm Không tương thích với chuẩn L2TP dùng trên

Windows Khó sử dụng; có thể cần một bộ patch (vá lỗi) cho

nhân Linux “giả” VPN là phương pháp phổ biến nhấn cho việc tạo

kết nối VPN với Linux


VPN trong các môi trường hệ điều hành khác (tiếp)

Hệ điều hànhNovell NetWare tạo các kết nối VPN phía máy chủ Có thể tạo VPN WAN bằng cách liên kết các LANs qua các VPN

qua Internet

Hệ điều hành Mac OS từ phiên bản 9. hỗ trợ các kết nối VPN từ máy trạm đến máy chủ Windows dùng giao thức PPTP hoặc IPSec

Máy chủ Mac OS cung cấp một dịch vụ VPN cho phép các máy trạm dùng Mac OS, Windows, và Linux/Unix kết nối đến các mạng LAN (liên thông)


VPNs trong các môi trường khác

Bộ định tuyến có thể cung cấp các tạo ra các kết nối VPN

Liên kết các bộ định tuyến trong VPN cho phép kết nối từ xa đến cơ quan tổng sử dụng Internet

Các kết nối mạng LAN mở rộng có thể được tạo nên bởi nhiều mạng LAN liên kết


Hoạt động và các lợi ích của VPN

Tách biệt chức năng riêng tư và mã hoá ra khỏi hoạt động của mạng Các thông tin vào, ra mạng đều phải được mã hoá

Sử dụng Internet như là một dịch vụ quay số riêng cho từng người

Có thể liên kết nhiều LAN


Hoạt động và các lợi ích của VPN

2 ưu điểm của việc quay số: Tiết kiệm tiền cho phần cứng và hệ thống quản lý bằng

cách lược bỏ các nhu cầu cần nhiều modem trên máy chủ RAS

Tiết kiệm chi phí cho các cuộc điện thoại đường dài vì người dùng xa có thể truy cập vào máy chủ RAS bằng các cuộc nội hạt

Lợi ích lớn nhất của VPN mở rộng phạm vi của các mạng riêng dễ dàng và trong suốt với người dùng


Tạo các hệ thống mạng lớn

Có nhiều cách để mở rộng khả năng mạng Mở rộng vật lý, hỗ trợ nhiều máy Phân đoạn để lọc và quản lý thông lượng trong mạng Liên kết các LAN Liên kết 2 hoặc nhiều môi trường mạng khác nhau


Tạo các hệ thống mạng lớn (tiếp)

Các thiết bị thường dùng: Repeaters: bộ lặp Bridges: cầu nối Routers: bộ định tuyến Brouters: cầu định tuyến Gateways: cổng nối Switches


Bộ lặp

Khi tín hiệu truyền trên đường dài, có thể bị suy giảm nhiều và gây méo

Bộ lặp tái tạo lại tín hiệu và mở rộng phạm vi mạng Xem mình 11-8 Các gói tin và giao thức kiểm soát liên kết logic phải ở

cùng phía với bộ lặp Hoạt động tại tầng vật lý Không lọc hay biến đổi tín hiệu


Bộ lặp tái tạo tín hiệu

Hình 11-8 Bộ lặp tái tạo tín hiệu

Tín hiệu đến Bộ lặp Tín hiệu ra được khôi phục


Bộ lặp (tiếp)

Không thể nối các loại mạng (cấu trúc) khác nhau Có thể liên kết các phương tiện truyền khác nhau, hình

11-9 Chuyển tiếp dữ liệu ở cùng tốc độ với nhận dữ liệu Thời gian trễ, còn gọi là độ trễ chuẩn bị, trong quá trình

tái tạo tín hiệu Số lượng bộ lặp trong mạng bị giới hạn

Mạng 10Base2 có tối đa 4 bộ lặp kết nối 5 đoạn mạng


Bộ lặp có thể kết nối các phương tiện truyền khác nhau

Hình 11-9 Bộ lặp có thể kết nối các phương tiện truyền khác nhau

Cáp quang

Mạng Ethernet với cáp UTP

Mạng Ethernet với cáp UTP


Cầu nối

Liên kết 2 đoạn mạng Hỗ trợ kết nối các phương tiện liên kết Giảm thông lượng mạng và hiện tượng thắt cổ

chai Có thể liên kết nhiều kiến trúc mạng khác nhau Làm việc tại tầng liên kết dữ liệu

Đọc địa chỉ MAC để định hướng truyền dữ liệu


Cầu nối (tiếp)

Không giảm lưu lượng truyền vì sử dụng truyền broadcast Nếu broadcast quá nhiều các gói tin sẽ gây nên “bão”

broadcast và gây nghẽn mạng

Làm việc tại tầng vật lý và liên kết nhiều kiến trúc mạng


Switch

Về cơ bản là một cầu nối có nhiều cổng Có một bảng lưu địa chỉ các phần cứng Trong khi cầu nối chỉ liên kết 2 hoặc 3 đoạn

mạng, thì switch có thể liên kết hàng trăm đoạn mạng

Trong khi cầu nối sử dụng phần mềm thì switche có bộ vi xử lý riêng


Switch (tiếp)

Lợi ích: mỗi cổng kết nối dùng băng thông riêng Cho phép truyền thông song đôi Có thể phân đoạn mạng thành mạng riêng ảo Mỗi mạng riêng ảo có số hiệu riêng


Bộ định tuyến

Là thiết bị cao cấp, cho phép kết nối các mạng riêng lẻ thành mạng phức tạp liên thông Mỗi bộ định tuyến có chức năng riêng Internet là mạng liên thông lớn nhất Có rất nhiều đường nối giữa các đoạn mạng Mỗi đoạn mạng gọi là một mạng con, chúng đều có

số hiệu riêng Xem hình 11-11


Bộ định tuyến liên kết các mạng con

Hình 11-11 Bộ định tuyến liên kết các mạng con


Bộ định tuyến (tiếp)

Dùng địa chỉ mạng đích để định tuyến các gói tin Hoạt động tại tầng mạng Dùng bảng định tuyến để chọn đường Loại bỏ các gói tin không có địa chỉ Sử dụng 2 phương pháp để chọn đường Bộ định tuyến tập trung sử dụng giao thức Giao thức

thông tin tìm đường (Routing Information Protocol -RIP)

Bộ định tuyến phân tán dùng giao thức Đường dẫn số 1 mở ngắn nhất (Open Shortest Path First-OSPF)


Bảng định tuyến

Lưu địa chỉ mạng Có 2 loại bộ định tuyến xét trên bảng định tuyến

Định tuyến tĩnh – quản trị mạng thường xuyên cập nhật nội dung bảng định tuyến

Định tuyến động – tự biết về các bộ định tuyến có trong mạng; dễ bảo trì và giúp định tuyến tốt hơn


Giao thức định tuyến được và không định tuyến được

Giao thức định tuyến được TCP/IP IPX/SPX DECNet OSI DDP (AppleTalk) XNS

Giao thức không định tuyến được NetBEUI DLC (sử dụng trong máy in HP

và máy chủ lớn IBM) LAT (Local Area Transport, một

phần trong cấu trúc DECNet)

Xem bảng 11-5 để biết về các ưu và nhược điểm của Routers


Ưu điểm và nhược điểm của bộ định tuyến

Ưu điểm Nhược điểm

Liên kết các mạng có cấu trúc và phương tiện truyền khác nhau

Đắt, phức tạp hơn cầu nối hoặc bộ lặp

Chọn tuyến “đường” để truyền gói tin trên liên mạng

Chỉ làm việc với các giao thức định hướng; cập nhật tuyến động, tạo ra lưu lượng lớn trong mạng

Không sử dụng truyền broadcast hoặc bom tin để giảm lưu lượng

Chậm hơn cầu nối bởi vì bộ định tuyến phải thực hiện các tính toán phức tạp trên gói tin

Bảng 11-5


Cầu định tuyến

Kết hợp các tính năng của cầu nối và bộ định tuyến Chọn đường (giống bộ định tuyến) Chuyển gói tin dựa vào địa chỉ vật lý (giống cầu nối) Duy trì đồng thời bảng địa chỉ vật lý phần cứng và bảng

định tuyến Dùng hiệu quả trong mạng lai, mạng tồn tại cả giao

thức định tuyến được và không định tuyến được Được xem như một bộ định tuyến có thêm các khả

năng của cầu nối


Cổng nối

Liên kết hai kiến trúc mạng khác nhau hoặc 2 gói tin có định dạng khác nhau

Có thể thay đổi định dạng thật của dữ liệu Làm việc tại các tầng phía trên trong mô hình OSI Sử dụng phần mềm để lược bỏ các phần thông tin

được gắn vào gói tin; chuyển đổi dữ liệu sang định dạng mới, về với mô hình OSI


Tóm tắt chương

Vì nhu cầu sử dụng mạng tăng, cần thiết phải hỗ trợ truy cập mạng từ xa

ISDN, DSL, modem cáp, hoặc đường thuê bao riêng có thể là giải pháp tốt nhất

Bộ lặp tái tạo tín hiệu và giúp mở rộng mạng Cầu nối được đặt giữa 2 đoạn mạng, xác định

địa chỉ phần cứng để truyền tin


Tóm tắt chương (tiếp)

Đặt các máy tính thường xuyên giao tiếp mạng về cùng một phía với cầu nối để giảm thông lượng mạng

Switch gần giống với cầu nối, nhưng cho phép quản lý nhiều mạng con và tốc độ nhanh hơn cầu nối

Có 3 phương pháp chuyển mạch là cut-through, store-and-forward, và fragment-free

Bộ định tuyến liên kết các mạng độc lập thành một liên mạng phức tạp


Tóm tắt chương (tiếp)

Trong mạng có nhiều tuyến, bộ định tuyến sẽ lựa chọn tuyến đường ngắn nhất để truyền tin

Giao thức RIP cho phép bộ định tuyến học và quảng bá các tuyến đường này

Cầu định tuyến kết hợp các chức năng của cầu nối và bộ định tuyến

Cổng nối là thiết bị phổ biến nhất trong các mạng phức tạp

chương 11: các mạng doanh nghiệp và mạng phân tán

Documents