Các khái niệm và các kỹ thuật mạng LAN

86 Ch−¬ng 5 C¸c kh¸i niÖm vµ c¸c kü thuËt m¹ng LAN M¹ng côc bé LAN cho phÐp c¸c thiÕt bÞ ®éc lËp truyÒn th«ng trùc tiÕp víi nhau trªn kh«ng gian hÑp. Cã 4 kiÓu kü thuËt LAN lµ Ethernet, Token Bus, Token Ring cña IEEE vµ FDDI cña ANSI, ®−îc quy ®Þnh vµ ph©n biÖt t¹i líp 2 cña m«i tr−êng OSI. 5.1 C¸c chuÈn LAN 5.1.1 Líp 2 Líp 2 cung cÊp kh¶ n¨ng truy xuÊt vµo m«i tr−êng lËp m¹ng vµ truyÒn dÉn vËt lý qua m«i tr−êng, cho phÐp d÷ liÖu ®Þnh vÞ ®−îc ®Ých cña m¹ng. So s¸nh víi líp 1 chØ liªn quan ®Õn c¸c tÝn hiÖu, c¸c luång bit, c¸c thµnh phÇn ®−a d÷ liÖu ra m«i tr−êng vµ c¸c cÊu h×nh kh¸c nhau th× líp 2 nhiÖm vô chÝnh lµ ®−a c¸c gi¶i ph¸p ®Ó liªn kÕt d÷ liÖu. V× líp 1 kh«ng thÓ th«ng tin ®−îc víi c¸c líp ë phÝa trªn, líp 2 lµm nhiÖm vô nµy th«ng qua LLC (Logical Link Control). Líp 1 kh«ng thÓ ®Æt tªn hay nhËn diÖn c¸c m¸y tÝnh th× líp 2 dïng mét qu¸ tr×nh t×m ®Þa chØ hay ®Æt tªn cho c¸c m¸y tÝnh. Líp 1 kh«ng thÓ quyÕt ®Þnh ®−îc m¸y tÝnh nµo sÏ truyÒn d÷ liÖu tõ mét nhãm muèn truyÒn t¹i cïng thêi ®iÓm th× líp 2 dïng hÖ thèng MAC (Media Access Control). Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) lµ mét tæ chøc chuyªn m«n ®Þnh ra c¸c tiªu chuÈn m¹ng. IEEE 802.3 vµ IEEE 802.5 lµ c¸c chuÈn LAN phæ biÕn nhÊt trªn thÕ giíi hiÖn nay. C¸c chuÈn IEEE chØ liªn quan ®Õn hai líp d−íi cïng, do ®ã líp liªn kÕt d÷ liÖu ®−îc chia thµnh hai phÇn: − ChuÈn 802.2 LLC kh«ng phô thuéc kü thuËt. − C¸c phÇn phô thuéc kü thuËt ®Æc biÖt phèi hîp chÆt chÏ víi líp 1. IEEE chia líp liªn kÕt d÷ liÖu trong m« h×nh OSI thµnh hai líp phô: − Media Access Control (MAC): chuyÓn tiÕp xuèng m«i tr−êng. − Logical Link Control (LLC): chuyÓn tiÕp lªn líp m¹ng. 5.1.2 So s¸nh m« h×nh IEEE víi m« h×nh OSI ChuÈn IEEE xuÊt hiÖn, tho¹t nh×n nã tr¸i víi m« h×nh OSI ë hai c¸ch thÓ hiÖn. Nã ®Þnh nghÜa líp së h÷u cña nã (LLC), bao gåm ®¬n vÞ d÷ liÖu giao thøc PDU (Protocol Data Unit), c¸c giao tiÕp... vµ xuÊt hiÖn c¸c chuÈn MAC 802.3 vµ 802.5, xuyªn qua giao tiÕp gi÷a líp 1 vµ líp 2. C¨n b¶n, m« h×nh OSI lµ mét h−íng dÉn thèng nhÊt; IEEE xuÊt hiÖn sau ®Ó gi¶i quyÕt nh÷ng vÊn ®Ò m¹ng khi chóng ®−îc x©y dùng. Chóng vÉn dïng m« h×nh OSI, nh−ng ®iÒu l−u ý lµ chøc n¨ng cña LLC vµ MAC trong líp liªn kÕt d÷ liÖu cña OSI. 87 Mét kh¸c biÖt kh¸c gi÷a m« h×nh OSI vµ c¸c chuÈn IEEE lµ NIC. NIC lµ n¬i ®Þa chØ líp 2 c− tró, nh−ng trong nhiÒu kü thuËt, NIC còng cã tranceiver (mét thiÕt bÞ líp 1) tÝch hîp trong nã vµ kÕt nèi trùc tiÕp ®Õn m«i tr−êng vËt lý. V× vËy sÏ lµ chÝnh x¸c nÕu ®Æc tÝnh hãa NIC nh− lµ thiÕt bÞ cña c¶ líp 1 vµ líp 2. H×nh 5.1. So s¸nh vµ t−¬ng ph¶n líp 1 vµ líp 2 cña m« h×nh OSI víi chuÈn kü thuËt cña LAN. 5.2 Logical Link Control - LLC (§iÒu khiÓn liªn kÕt logic) LLC gièng nhau cho mäi LAN. MAC chøa mét sè khèi riªng biÖt, mçi khèi ®¹i diÖn riªng cho tõng LAN ®ang ®−îc sö dông. §iÓm m¹nh cña 802 lµ tÝnh chÊt chia khèi (modularity) ®Ó chuÈn hãa nh÷ng c¸i chung vµ gi÷ l¹i nh÷ng ®iÓm riªng kh¸c. VÝ dô 802.1 - liªn kÕt m¹ng; 802.3 - LLC; c¸c modul MAC: 802.3 - Ethernet-CSMA/CD, 802.4 - Token Bus, 802.5 - Token Ring... LLC cho phÐp mét phÇn cña líp datalink thùc hiÖn chøc n¨ng mét c¸ch ®éc lËp ®èi víi c¸c kü thuËt cã s½n. Líp nµy t¹o ra tÝnh linh ho¹t trong viÖc phôc vô cho c¸c giao thøc líp m¹ng trªn nã, trong khi vÉn liªn l¹c hiÖu qu¶ víi c¸c kü thuËt kh¸c nhau bªn d−íi nã. LLC lµ líp phô tham gia vµo qu¸ tr×nh ®ãng gãi. LLC nhËn ®¬n vÞ d÷ liÖu giao thøc líp m¹ng, nh− lµ c¸c gãi IP, vµ thªm nhiÒu th«ng tin ®iÒu khiÓn vµo ®Ó gióp ph©n phèi gãi IP ®Õn ®Ých cña nã. Nã thªm hai thµnh phÇn ®Þa chØ cña ®Æc t¶ 802.2: ®iÓm truy xuÊt dÞch vô ®Ých DSAP (Destination Service Access Point) vµ ®iÓm truy xuÊt dÞch vô nguån SSAP (Source Service Access Point). Nã ®ãng gãi trë l¹i d¹ng IP, sau ®ã chuyÓn xuèng líp phô MAC ®Ó tiÕn hµnh c¸c kü thuËt ®ãng gãi tiÕp theo. VÝ dô vÒ kü thuËt ®Æc biÖt nµy cã lÏ lµ mét trong sè Ethernet, Token Ring hay FDDI. 5.3 §¸nh ®Þa chØ MAC 5.3.1 C¸c ®Þa chØ MAC vµ c¸c NIC Mçi m¸y tÝnh cã mét c¸ch tù ®Þnh danh duy nhÊt, dï ®−îc g¾n vµo m¹ng hay kh«ng ®Òu cã mét ®Þa chØ vËt lý, hai ®Þa chØ vËt lý kh«ng bao giê gièng nhau. Chóng ®−îc gäi lµ ®Þa chØ MAC lµ ®Þa chØ vËt lý n»m trªn NIC. Khi rêi nhµ m¸y, nhµ s¶n xuÊt phÇn cøng g¸n ®Þa chØ vËt lý cho mçi NIC b»ng c¸ch lËp tr×nh vµo mét chip cña NIC. NÕu NIC ®−îc thay thÕ th× ®Þa chØ vËt lý cña tr¹m còng thay ®æi theo vµ t−¬ng øng cã mét Data Link Layer LLC Sublayer MAC Sublayer Physical Layer OSI Layers IEEE 802.2 Et he rn et IE EE 80 2. 3 10 BA SE - T To ke n Ri n g/ IE EE FD D I LAN Specification 88 ®Þa chØ vËt lý míi. §Þa chØ MAC ®−îc viÕt d−íi d¹ng sè Hex, víi hai d¹ng chÝnh: 0000.0c12.3456 hay 00-00-0c-12-34-56. 5.3.2 NIC dïng c¸c ®Þa chØ MAC nh− thÕ nµo Ethernet vµ 802.3 LAN lµ c¸c m¹ng qu¶ng b¸. TÊt c¶ c¸c tr¹m ®Òu thÊy frame truyÒn. Mçi tr¹m ph¶i kiÓm tra mçi frame ®Ó x¸c ®Þnh xem nã cã ph¶i lµ ®Ých cña frame hay kh«ng. Khi thiÕt bÞ nguån göi d÷ liÖu lªn m¹ng, mét phÇn quan träng trong qu¸ tr×nh gãi (t¸ch) frame t¹i líp 2 lµ thªm ®Þa chØ MAC nguån vµ ®Ých vµo. Khi d÷ liÖu lan truyÒn, NIC trªn mçi thiÕt bÞ m¹ng kiÓm tra xem ®Þa chØ MAC cña nã cã trïng víi ®Þa chØ vËt lý ®Ých ®−îc mang trong d÷ liÖu hay kh«ng. NÕu kh«ng trïng, NIC lo¹i bá frame. Khi d÷ liÖu ®i ngang qua m¸y ®Ých cña nã, NIC cña tr¹m nµy sÏ copy vµ lÊy d÷ liÖu ra ®Ó cung cÊp cho m¸y tÝnh. 5.3.3 H¹n chÕ cña ®Þa chØ MAC §Þa chØ MAC lµ yÕu tè sèng cßn ®Ó thùc hiÖn chøc n¨ng cña mét m¹ng m¸y tÝnh. Nã cung cÊp ph−¬ng thøc ®Ó c¸c m¸y tÝnh cã thÓ tù nhËn d¹ng, cung cÊp cho c¸c host mét tªn cè ®Þnh vµ duy nhÊt. Tèi ®a 1612 ®Þa chØ cã thÓ. §Þa chØ MAC cã mét khuyÕt ®iÓm chÝnh lµ kh«ng cã cÊu tróc vµ ®−îc xem nh− kh«ng gian ®Þa chØ ph¼ng. Khi mµ mét m¹ng m¸y tÝnh lín, khuyÕt ®iÓm nµy trë thµnh mét vÊn ®Ò thùc tÕ. 5.3.4 §iÒu khiÓn truy xuÊt m«i tr−êng (MAC) MAC liªn hÖ ®Õn c¸c giao thøc dïng ®Ó x¸c ®Þnh m¸y tÝnh nµo trªn m«i tr−êng chia sÎ (miÒn ®ông ®é-collision) ®−îc phÐp truyÒn d÷ liÖu. Cã hai lo¹i MAC tæng qu¸t: deterministic (lÊy l−ît) vµ non-deterministic (vµo tr−íc ®−îc phôc vô tr−íc). C¸c giao thøc MAC lÊy l−ît T×nh huèng nµy t−¬ng tù nh− giao thøc liªn kÕt d÷ liÖu Token Ring, c¸c host riªng biÖt ®−îc s¾p xÕp theo mét vßng trßn. Mét token (thÎ) ®Æc biÖt ch¹y trªn vßng. Khi mét host muèn truyÒn d÷ liÖu, nã b¾t lÊy token, truyÒn d÷ liÖu trong mét thêi gian nhÊt ®Þnh, sau ®ã ®Æt token trë l¹i vßng, ®Ó chuyÓn ®i hoÆc bÞ tãm bëi c¸c host kh¸c. C¸c giao thøc MAC kh«ng lÊy l−ît C¸c giao thøc MAC kh«ng lÊy l−ît dïng tiÕp cËn first-come, first-served (FCFS), cho phÐp bÊt cø tr¹m nµo còng cã thÓ truyÒn d÷ liÖu vµo bÊt cø lóc nµo. §iÒu nµy dÉn ®Õn sù ®ông ®é. Cã thÓ ph¸t hiÖn b»ng c¸ch l¾ng nghe trong khi truyÒn, sö dông giao thøc MAC ®a truy nhËp c¶m nhËn sãng mang cã ph¸t hiÖn ®ông ®é CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). 89 H×nh 5.2. Token Ring. 5.3.5 Ba kü thuËt MAC Cã 3 kü thuËt ë líp 2 lµ Token Ring, FDDI vµ Ethernet. Ethernet: CÊu h×nh bus logic (th«ng tin ch¹y trªn mét bus tuyÕn tÝnh) vµ cÊu h×nh sao hay sao më réng. Token Ring: CÊu h×nh ring logic (luång th«ng tin ®−îc ®iÒu khiÓn trªn mét ring) vµ cÊu h×nh sao vËt lý. FDDI: CÊu h×nh ring logic vµ cÊu h×nh ring ®«i vÒ mÆt vËt lý (nèi d©y ring ®«i). H×nh 5.3 C¸c kü thuËt LAN th«ng dông. 5.4 Ethernet 5.4.1 So s¸nh Ethernet vµ IEEE 802.3 Ethernet lµ kü thuËt m¹ng côc bé ®−îc sö dông réng r·i nhÊt, ®−îc thiÕt kÕ lÊp vµo kho¶ng trèng gi÷a c¸c m¹ng cù ly dµi tèc ®é thÊp vµ c¸c m¹ng v¨n phßng tèc ®é cao cù ly rÊt giíi h¹n. Ethernet phï hîp víi m«i tr−êng ph¶i mang t¶i nÆng, rêi r¹c hay kh«ng th−êng xuyªn cã tèc ®é d÷ liÖu ®Ønh kh¸ cao. Ethernet cã nguån gèc tõ nh÷ng n¨m 1960 t¹i §¹i häc Hawaii. Xerox Corporation’s Palo Alto Research Center (PARC) ph¸t triÓn hÖ thèng Ethernet thö nghiÖm lÇn ®Çu tiªn vµo nh÷ng n¨m ®Çu thËp niªn 70. HÖ thèng nµy ®−îc dïng lµm c¬ së cho ®Æc t¶ IEEE 802.3 ®−îc c«ng bè vµo n¨m 1980. Kh«ng l©u sau, Digital Equiment Corporation, Intel Corporation, vµ Xerox Corporation hîp t¸c vµ c«ng bè Ethernet phiªn b¶n 2.0, vÒ c¨n b¶n t−¬ng thÝch IEEE 802.3. Ethernet vµ IEEE 802.3 chØ ®Þnh c¸c kü thuËt t−¬ng tù nhau: − Lµ c¸c m¹ng LAN sö dông c¬ chÕ truy xuÊt c¶m nhËn sãng mang cã ph¸t hiÖn ®ông ®é CSMA/CD. 90 − Lµ c¸c m¹ng qu¶ng b¸. Kh¸c biÖt gi÷a Ethernet vµ IEEE 802.3 rÊt m¬ hå. Ethernet cung cÊp c¸c dÞch vô t−¬ng øng víi líp 1 vµ líp 2 cña m« h×nh OSI. IEEE 802.3 ®Æc t¶ líp vËt lý, líp 1, vµ phÇn kªnh truy xuÊt cña líp liªn kÕt d÷ liÖu, líp 2, nh−ng kh«ng ®Þnh nghÜa ra mét giao thøc ®iÓu khiÓn liªn kÕt logic LLC. C¶ Ethernet vµ IEEE 802.3 ®Òu ®−îc thùc hiÖn qua phÇn cøng. Th«ng th−êng, phÇn vËt lý cña c¸c giao thøc nµy lµ mét card giao tiÕp trong m¸y tÝnh hoÆc mét m¹ch trªn b¶n m¹ch chÝnh cña m¸y tÝnh. 5.4.2 Hä Ethernet Ethernet quy ®Þnh 2 lÜnh vùc: − Baseband quy ®Þnh tÝn hiÖu sè (m· Manchester), IEEE chia lµm c¸c chuÈn: 10Base5, 10Base2, 10Base-T, 1Base5 vµ 100Base-T, 100Base-TX, 10Base-FL, 100Base-FX, 1000Base-T. Sè ®Çu (10, 100...) lµ tèc ®é d÷ liÖu Mbps. Ký tù cuèi (5, T....) lµ ®é dµi c¸p cùc ®¹i hoÆc lo¹i c¸p. − Broadband quy ®Þnh tÝn hiÖu t−¬ng tù (m· PSK). IEEE chØ quy ®Þnh mét chuÈn 10Broad36. H×nh 5.4. Quy −íc ®Æt tªn m¹ng cña IEEE. B¶ng 5.1 Quy ®Þnh c¸c chuÈn hä Ethernet. Type Medium Maximu m Bandwidth Maximum Segment Length Physical Topology Logic al Topology 10BASE 5 Thick Coat 10 Mbps 500 m Bus Bus 10BASE -T CAT 5 UTP 10 Mbps 100 m Extende d Star Bus 10BASE -FL Multimode Optical Fiber 10 Mbps 2000 m Star Bus 100BAS E-TX CAT 5 UTP 100 Mbps 100 m Star Bus 100BAS E-FX Multimode Optical Fiber 100 Mbps 2000 m Star Bus 1000BA SE-T CAT 5 UTP 1000 Mbps 100 m Star Bus 5.4.3 Khu«n d¹ng frame cña Ethernet 91 T¹i líp liªn kÕt d÷ liÖu, cÊu tróc frame gÇn nh− ®ång nhÊt cho tÊt c¶ c¸c tèc ®é cña Ethernet tõ 10 ®Õn 10000Mbps. Tuy nhiªn, t¹i líp vËt lý hÇu nh− tÊt c¶ c¸c phiªn b¶n cña Ethernet ®Òu kh¸c nhau vÒ c¬ b¶n víi mçi tèc ®é ®Òu cã mét tËp riªng vÒ c¸c nguyªn t¾c thiÕt kÕ kiÕn tróc. Trong phiªn b¶n Ethernet ®−îc ph¸t triÓn bëi DIX, tr−íc IEEE 802.3, Preamble vµ Start Frame Delimiter (SFD) ®−îc kÕt hîp trong mét field, cho dï mÉu nhÞ ph©n lµ ®ång d¹ng. Length/Type field chØ ®−îc liÖt kª lµ Length trong c¸c phiªn b¶n ®Çu cña IEEE vµ chØ lµ Type trong phiªn b¶n DIX. ViÖc sö dông hai field nµy ®−îc kÕt hîp mét c¸ch chÝnh thøc trong phiªn b¶n sau cïng cña IEEE, khi c¶ hai ®Òu phæ biÕn trong c«ng nghÖ. B¶ng 5.2 Khu«n d¹ng frame cña Ethernet vµ IEEE 802.3. Ethernet 7 1 6 6 2 46- 1500 4 Pre amble Start of frame delimiter Destin ation Address Sour ce Address Type Data Frame Check Sequence IEEE 802.3 7 1 6 6 2 64- 1500 4 Pre amble Start of frame delimiter Destin ation Address Sour ce Address Lengt h Data Frame Check Sequence Ethernet II Type ®−îc kÕt hîp trong ®Þnh nghÜa frame 802.3 hiÖn hµnh. Node tiÕp nhËn ph¶i x¸c ®Þnh giao thøc cao h¬n nµo hiÖn diÖn trong mçi frame ®Õn b»ng c¸ch kiÓm tra Length/Type field. NÕu gi¸ trÞ cña hai octet lµ b»ng nhau hay lín h¬n 0x600, th× frame ®−îc biªn dÞch theo m· Ethernet II ®−îc chØ ®Þnh. Vµi field ®−îc phÐp hay ®−îc yªu cÇu trong mét 802.3 Ethernet lµ: • Preamble • Start Frame delimiter. • Destination Address. • Source Address. • Length/Type • Data vµ Pad (Sè liÖu vµ byte nhåi) • FCS. • Extension (më réng) Preamble lµ mét mÉu chøa c¸c bit 1 vµ 0 xen kÏ nhau ®−îc dïng ®Ó ®ång bé trong ho¹t ®éng truyÒn bÊt ®ång bé tõ 10Mbps trë xuèng. C¸c phiªn b¶n nhanh h¬n cña Ethernet lµ ®ång bé th× th«ng tin ®Þnh thêi nµy lµ d− thõa nh−ng vÉn ®−îc gi÷ l¹i nh»m môc ®Ých t−¬ng thÝch. Start Frame Delimiter gåm mét file dµi mét octet ®¸nh dÊu kÕt thóc phÇn th«ng tin ®Þnh thêi vµ chøa tuÇn tù bit 10101011. Field ®Þa chØ ®Ých (Destination address) chøa ®Þa chØ MAC ®Ých. §Þa chØ ®Ých cã thÓ lµ unicast, multicast hay broadcast. Field ®Þa chØ nguån (Source address) chøa ®Þa chØ MAC cña nguån. §Þa chØ ®Ých cã 92 thÓ lµ unicats cña node Ethernet truyÒn. Tuy nhiªn cã mét sè giao thøc ¶o gia t¨ng kh«ng ngõng sö dông vµ ®«i khi chia sÎ mét ®Þa chØ MAC nguån ®Ó nhËn diÖn mét thùc thÓ ¶o. Field length/Type hç trî cho hai môc ®Ých sö dông kh¸c nhau. NÕu gi¸ trÞ lµ nhá h¬n 0x600 th× ®ã lµ gi¸ trÞ chØ chiÒu dµi frame. Sö dông nh− lµ field chØ chiÒu dµi ë nh÷ng n¬i ®· cã líp LLC cung cÊp sù nhËn diÖn giao thøc. Gi¸ trÞ lo¹i chØ ra lo¹i giao thøc líp trªn sÏ tiÕp nhËn d÷ liÖu sau khi xö lý frame Ethernet hoµn tÊt. ChiÒu dµi chØ ra sè byte d÷ liÖu kÓ tõ sau field nµy trë ®i. NÕu gi¸ trÞ b»ng 0x600 hay lín h¬n chØ ra lo¹i vµ néi dung cña field d÷ liÖu ®−îc gi¶i m· trªn tõng giao thøc chØ ®Þnh. Data vµ Pad field cã chiÒu dµi tuú ý miÔn sao cho kh«ng lµm kÝch th−íc frame v−ît qu¸ gi¸ trÞ tèi ®a cho phÐp. §¬n vÞ truyÒn tèi ®a cña Ethernet lµ 1500 octet. Néi dung cña field kh«ng ®−îc chØ ®Þnh. Mét Pad ®−îc chÌn vµo ngay sau sè liÖu ng−êi dïng khi kh«ng ®ñ sè liÖu cho frame ®¹t ®−îc mét kÝch th−íc tèi thiÓu theo qui ®Þnh. Ethernet yªu cÇu frame kh«ng ®−îc nhá h¬n 64 octet vµ kh«ng ®−îc lín h¬n 1518 octet. Mét FCS chøa bèn byte CRC ®−îc t¹o ra bëi thiÕt bÞ truyÒn vµ ®−îc tÝnh to¸n trë l¹i bëi thiÕt bÞ thu ®Ó kiÓm tra sù h− háng cña frame. V× sù sai sãt bÊt cø ë ®©u tõ ®Çu cña ®Þa chØ nguån cho ®Õn kÕt thóc cña FCS ®Òu g©y ra sù sai kh¸c gi÷a hai gi¸ trÞ FCS ®−îc tÝnh ë nguån vµ ®Ých, nªn kh¶ n¨ng cña kiÓm tra bao hµm lu«n FCS. Kh«ng dÔ dµng ph©n biÖt gi÷a sai sãt trong chÝnh b¶n th©n FCS hay trong c¸c field tr−íc nã trong ho¹t ®éng kiÓm tra. Mét vµi ph−¬ng ph¸p kiÓm so¸t lçi FEC cã thÓ ph©n biÖt ®−îc, nh− ph−¬ng ph¸p kiÓm tra Hamming. 5.4.4 Ethernet MAC Khi nhiÒu tr¹m th©m nhËp mét ®−êng truyÒn, sÏ cã nguy c¬ lÊn ¸t tÝn hiÖu vµ ph¸ ho¹i lÉn nhau. §ã lµ hiÖn t−îng xung ®ét (collisions). Do vËy, LAN sö dông mét c¬ cÊu ®Ó gi¶m thiÓu xung ®ét, t¨ng sè khung ®−îc truyÒn thµnh c«ng, gäi lµ ®a th©m nhËp sö dông sãng mang cã ph¸t hiÖn xung ®ét CSMA/CD. Trong ph−¬ng ph¸p nµy, c¸c tr¹m cã d÷ liÖu muèn truyÒn lµm viÖc trong chÕ ®é l¾ng nghe tr−íc khi truyÒn, xem m«i tr−êng m¹ng cã bËn hay kh«ng. §iÒu nµy thùc hiÖn b»ng c¸ch kiÓm tra ®iÖn thÕ, nÕu 0V lµ ®−êng truyÒn im lÆng vµ viÖc truyÒn cã thÓ b¾t ®Çu. Trong khi truyÒn, thiÕt bÞ còng ph¶i l¾ng nghe ®Ó ®¶m b¶o kh«ng cã tr¹m nµo kh¸c ®ang truyÒn. Sau khi hoµn thµnh, thiÕt bÞ sÏ trë vÒ chÕ ®é l¾ng nghe. §ông ®é ®−îc nhËn biÕt khi biªn ®é cña tÝn hiÖu gia t¨ng. Khi ®ã, tr¹m ®ang truyÒn sÏ tiÕp tôc truyÒn d÷ liÖu trong mét thêi gian ng¾n ®Ó tÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ ®Òu thÊy cã xung ®ét. Chóng dïng mét gi¶i thuËt ®Ó quay lui trong mét kho¶ng thêi gian. BÊt kú thiÕt bÞ nµo ®Òu cè g¾ng ®¹t ®−îc truy cËp vµo m«i tr−êng mét lÇn n÷a. Khi ho¹t ®éng truyÒn tiÕp tôc diÔn ra, c¸c tr¹m liªn hÖ ®Õn ®ông ®é sÏ kh«ng cã møc −u tiªn truyÒn. Ethernet lµ m«i tr−êng truyÒn qu¶ng b¸. Nh−ng chØ tr¹m nµo cã ®Þa chØ MAC vµ IP trïng ®Þa chØ MAC vµ IP trong frame d÷ liÖu míi ®−îc sao chÐp d÷ liÖu. Qua b−íc nµy, tr¹m sÏ kiÓm tra lçi cho gãi d÷ liÖu. NÕu ph¸t hiÖn lçi, gãi d÷ liÖu nµy sÏ bÞ lo¹i bá. Tr¹m ®Ých kh«ng th«ng b¸o cho tr¹m nguån bÊt chÊp gãi d÷ liÖu cã ®−îc tiÕp nhËn thµnh c«ng hay kh«ng. Ethernet lµ mét kiÕn tróc m¹ng kh«ng t¹o cÇu nèi (connectionless) vµ ®−îc thõa nhËn lµ hÖ thèng ph©n phèi cè g¾ng nhÊt (best-effort). 5.4.5 10Mbps Ethernet 1. 10 Mbps Ethernet 93 10BASE5, 10BASE2 vµ 10BASE-T Ethernet ®−îc xem nh− Legacy Ethernet (Ethernet thõa kÕ). Bèn ®Æc tÝnh chung nhÊt cña Legacy Ethernet lµ c¸c th«ng sè ®Þnh thêi, ®Þnh d¹ng frame, xö lý truyÒn vµ nguyªn t¾c thiÕt kÕ c¬ b¶n. 10BASE5, 10BASE2 vµ 10BASE-T Ethernet tÊt c¶ ®Òu chia sÎ c¸c th«ng sè ®Þnh thêi gièng nhau, nh− tr×nh bµy trªn h×nh (1 thêi bit ë tèc ®é 10 Mbps = 100ns = 0,1 µs = 1 phÇn m−êi triÖu cña mét gi©y). 10BASE5, 10BASE2 vµ 10BASE-T Ethernet còng cã mét ®Þnh d¹ng frame nh− nhau. B¶ng 5.3 C¸c th«ng sè ho¹t ®éng cña 10 Mbps Ethernet. Th«ng sè Gi¸ trị Bit time 100 nsec Slot Time 512 bit times Interframe Spacing 96 bits Collision Attempt Limit 16 Collision Back off Limit 10 Collision Jam Size 32 b its Maximum Untagged Frame Size 1518 octets Minimum Frame Size 512 bits (64 octets) Xö lý truyÒn Legacy Ethernet lµ ®ång nhÊt ë phÇn d−íi cña líp vËt lý trong m« h×nh OSI. Sè liÖu trong frame ë líp 2 ®−îc ®æi tõ d¹ng hex sang d¹ng binary. Khi frame ®−îc chuyÓn tõ líp phô MAC sang líp vËt lý, c¸c qu¸ tr×nh tiÕp theo sÏ diÔn ra tr−íc khi c¸c bit ®−îc ®Æt lªn m«i tr−êng tõ líp vËt lý. Mét qu¸ tr×nh quan träng lµ b¸o hiÖu SQE (Signal Quality Error). SQE lu«n ®−îc dïng trong b¸n song c«ng. SQE cã thÓ ®−îc dïng trong ho¹t ®éng song c«ng hoµn toµn nh−ng kh«ng ®−îc yªu caïa. SQE lµ hµnh ®éng: • Trong 4 ®Õn 8 µs sau khi mét ho¹t ®éng truyÒn b×nh th−êng cho biÕt frame xuÊt ®· ®−îc truyÒn thµnh c«ng. • BÊt cø khi nµo cã ®ông ®é x¶y ra trªn m«i tr−êng. • BÊt cø khi nµo cã mét tÝn hiÖu kh«ng phï hîp trªn m«i tr−êng. C¸c tÝn hiÖu kh«ng thÝch hîp nµy cã thÓ bao gåm jabber hay sù ph¶n håi do c¸p bÞ nèi t¾t. • BÊt cø khi nµo ho¹t ®éng truyÒn ®· bÞ gi¸n ®o¹n. TÊt c¶ c¸c d¹ng 10 Mbps cña Ethernet ®Òu lÊy c¸c octet nhËn ®−îc tõ líp phô MAC vµ thùc hiÖn mét qu¸ tr×nh ®−îc gäi lµ line coding (m· ho¸ ë ®−êng d©y). Line coding m« t¶ c¸c bit ®−îc ph¸t thùc sù trªn d©y nh− thÕ nµo. C¸c m· ho¸ ®¬n gi¶n nhÊt kh«ng ®¹t ®−îc sù ®ång bé vµ c¸c ®Æc tÝnh ®iÖn mong muèn. V× vËy c¸c m· ®· ®−îc thiÕt kÕ ®Ó cã c¸c thuéc tÝnh truyÒn dÉn cÇn thiÕt. D¹ng m· ho¸ ®−îc dïng trong c¸c hÖ thèng 10 Mbps ®−îc gäi lµ “Manchester”. M· ho¸ Manchester dùa vµo h−íng cña sù chuyÓn tr¹ng th¸i trong kho¶ng gi÷a cña cöa sæ ®Þnh thêi ®Ó x¸c ®Þnh gi¸ trÞ nhÞ ph©n trong kho¶ng thêi gian bit nµy. D¹ng 94 sãng ë trªn cã chuyÓn tr¹ng th¸i tõ møc cao xuèng møc thÊp ®−îc dÞch ra lµ bit nhÞ ph©n 0. D¹ng sãng thø hai cã chuyÓn tr¹ng th¸i tõ thÊp lªn cao ë gi÷a kho¶ng thêi gian bit ®−îc biªn dich lµ bit nhÞ ph©n 1. D¹ng sãng thø ba cã tuÇn tù nhÞ ph©n lu©n phiªn. Víi sè liÖu nhÞ ph©n lu©n phiªn, kh«ng cÇn trë l¹i møc ®iÖn ¸p tr−íc ®ã. Nh− cã thÓ thÊy tõ d¹ng sãng thø ba vµ thø t− trong ®å thÞ, c¸c gi¸ trÞ bit nhÞ ph©n ®−îc chØ ®Þnh bëi h−íng thay ®æi trong kho¶ng gi÷a cña thêi bit ®· cho. C¸c møc ®iÖn ¸p cña sãng t¹i b¾t ®Çu vµ kÕt thóc cña bÊt cø thêi bit nµo kh«ng ph¶i lµ yÕu tè tÝnh ®Õn khi x¸c ®Þnh gi¸ trÞ nhÞ ph©n. Legacy Ethernet cã c¸c ®Æc tÝnh kiÕn tróc chung. C¸c m¹ng th−êng chøa nhiÒu lo¹i ®−êng truyÒn. ChuÈn ®¶m b¶o kh¶ n¨ng liªn kÕt ho¹t ®éng ®−îc gi÷ v÷ng. ThiÕt kÕ kiÕn tróc toµn côc lµ cùc kú quan träng khi thùc hiÖn mét m¹ng pha trén nhiÒu lo¹i ®−êng truyÒn. RÊt dÔ vi ph¹m c¸c giíi h¹n trÔ tèi ®a khi m¹ng ®−îc më réng ra. C¸c giíi h¹n ®ång bé c¨n cø vµo c¸c th«ng sè nh−: • ChiÒu dµi c¸p vµ trÔ truyÒn cña nã. • TrÔ do repeater. • TrÔ do transceiver. • Møc ®é co gi·n trªn kho¶ng c¸ch frame. • TrÔ trong tr¹m. 10Mbps Ethernet ho¹t ®éng trong c¸c giíi h¹n ®ång bé ®−îc cung cÊp bëi mét chuçi kh«ng nhiÒu h¬n 5 segment ®−îc t¸ch biÖt bëi tèi ®a bèn repeater. §©y cßn ®−îc gäi lµ luËt 5-4-3. Kh«ng cã nhiÒu h¬n bèn repeater nèi gi÷a bÊt kú hai tr¹m c¸ch xa nhau nµo. Còng kh«ng cã nhiÒu h¬n ba segment gi÷a hai tr¹m c¸ch xa nhau nµo. Core Connector Hub Transceiver cable Vampire tap Controller Transceiver Transceiver + controller Twisted pair Controller (a) (b) (c) H×nh 5.5. Ba kiÓu ch¹y cable cña m¹ng 10Mbps Ethernet: a) 10BASE5, b) 10BASE2, c) 10BASE-T 2. 10BASE5 10BASE5 lµ s¶n phÈm Ethernet ®Çu tiªn xuÊt hiÖn vµo n¨m 1980 truyÒn víi tèc ®é 10Mbps qua mét bus c¸p ®ång trôc. 10BASE5 quan träng bëi nã lµ m«i tr−êng ®Çu tiªn ®−îc sö dông cho Ethernet. 10BASE5 ®· lµ thµnh phÇn cña chuÈn 802.3 nguyªn b¶n. Lîi Ých chÝnh cña 10BASE5 chÝnh lµ chiÒu dµi. Ngµy nay cßn cã thÓ t×m thÊy 10BASE5 ë nh÷ng m¹ng ®· ®−îc l¾p ®Æt tõ tr−íc, nã kh«ng ®−îc khuyÕn khÝch cho x©y dùng m¹ng míi. C¸c hÖ thèng 10BASE5 rÎ tiÒn vµ kh«ng yªu cÇu cÊu h×nh, nh−ng c¸c thµnh phÇn c¬ b¶n nh− NIC lµ rÊt khã t×m vµ rÊt nh¹u c¶m víi sù ph¶n håi tÝn hiÖu trªn c¸p. C¸c hÖ thèng 10BASE5 còng h×nh thµnh nªn mét ®iÓm lçi xung yÕu cho toµn m¹ng. 10BASE5 dïng m· ho¸ Manchester. Nã cã mét d©y dÉn ®iÖn trung t©m cÊu t¹o ®Æc. Mçi segment c¸p ®ång trôc lo¹i lín (thick cable) trong sè n¨m segment ®−îc phÐp cã thÓ dµi ®Õn 500m (1604,4 ft). C¸p nµy lín, nÆng vµ khã l¾p ®Æt. Tuy nhiªn, yÕu tè vÒ giíi h¹n kho¶ng c¸ch ®· lµ −u thÕ vµ ®iÒu nµy kÐo dµi viÖc sö dông chóng trong mét 95 sè c¸c ¸p dông nµo ®ã. Bëi m«i tr−êng truyÒn nµy lµ c¸p ®ång trôc ®¬n, chØ mét tr¹m cã thÓ truyÒn vµo mét thêi ®iÓm hoÆc kh¸c ®i th× mét ®ông ®é sÏ x¶y ra. Do ®ã, 10BASE5 chØ ch¹y b¸n song c«ng dÉn ®Õn kÕt qu¶ truyÒn víi tèc ®é tèi ®a lµ 10Mbps. 3. 10BASE2 10BASE2 ®−îc giíi thiÖu vµo n¨m 1985. L¾p ®Æt dÔ dµng bëi kÝch th−íc nhá, nhÑ nhµng vµ ®é linh ho¹t cao. Nã vÉn cßn tån t¹i trong c¸c m¹ng cò. Gièng nh− 10BASE5, nã kh«ng ®−îc khuyÕn khÝch trong c¸c l¾p ®Æt m¹ng míi. Nã c¸o gi¸ thµnh thÊp vµ kh«ng cÇn ®Õn mét hub. C¸c NIC ch« m«i tr−êng nµy khã t×m. 10BASE2 còng dïng m· ho¸ Manchester. C¸c m¸y tÝnh trªn LAN ®−îc liªn kÕt víi nhau bëi mét chuçi c¸p ®ång trôc kh«ng rÏ nh¸nh. C¸c ®o¹n c¸ ®−îc g¾n c¸c ®Çu nèi BNC, BNC ®−îc g¾n víi ®Çu nèi h×nh T trªn NIC. 10BASE2 cã mét d©y dÉn ®iÖn ®Æt cè ®Þnh t¹i t©m cña c¸p. Mçi segment c¸p ®ång trôc lo¹i nhá (thin cable) trong sè n¨m segment ®−îc phÐp cã thÓ dµi ®Õn 185 m vµ mçi tr¹m ®−îc nèi trùc tiÕp vµo bé nèi BNC vµ T trªn c¸p. ChØ mét tr¹m cã thÓ truyÒn t¹i mét thêi ®iÓm, nÕu kh«ng ®i sÏ cã dông ®é. 10BASE2 còng dïng b¸n song c«ng. Tèc ®é truyÒn tèi ®a cña 10BASE2 lµ 10 Mbps. Cã thÓ nèi ®Õn 30 tr¹m trªn bÊt kú mét segment nµo. Kh«ng thÓ cã n¨m segment liªn tôc gi÷a bÊt kú hai tr¹m c¸ch xa nµo, chØ cã ba segment trong sè ®ã lµ cã thÓ g¾n tr¹m mµ th«i. 4. 10BASE-T 10BASE-T ®−îc giíi thiÖu vµo n¨m 1990. 10BASE-T sö dông lo¹i c¸p xo¾n UTP Cat3 rÎ tiÒn h¬n vµ dÔ dµng l¾p ®Æt h¬n so víi c¸p ®ång trôc. C¸p nµy ®−îc nèi vµo trong mét thiÕt bÞ trung t©m chøa thµnh phÇn bus chia sÎ. ThiÕt bÞ nµy ®−îc gäi lµ hub. Nã lµ trung t©m cña mét tËp hîp c¸p to¶ ra ®Õn c¸c m¸y PC gièng nh− nan hoa trªn b¸nh xe. CÊu tróc nèi nµy ®−îc xem nh− topo h×nh sao (star). Kho¶ng c¸ch c¸p cã thÓ më réng tõ hub vµ theo c¸ch thøc UTP ®−îc l¾p ®Æt réng ra víi c¸c star t¹o thµnh c¸c star, cÊu tróc nµy ®−îc gäi lµ topo h×nh sao më réng (extended star). Nguån gèc cña 10BASE-T lµ mét giao thøc b¸n song c«ng, nh−ng ®Æc tÝnh song c«ng hoµn toµn ®· ®−îc thªm vµo sau ®ã. Sù bïng næ trong céng ®ång Ethernet vµo gi÷a thËp niªn 1990 trë vÒ sau lµ khi mµ Ethernet ®· trë thµnh mét c«ng nghÖ LAN tréi h¬n so víi c¸c c«ng nghÖ LAN kh¸c. 10BASE-T còng dïng m· ho¸ Manchester. Mét c¸p 10BASE-T UTP cã d©y dÉn ®ång ®Æc trong mçi sîi d©y vµ chóng ®−îc xo¾n víi nhau tõng ®«i mét vµ chiÒu dµi c¸p tèi ®a lµ 100 m. C¸p UTP dïng c¸c ®Çu nèi RJ-45 t¸m ch©n. MÆc dï Cat3 lµ thÝch hîp cho 10BASE-T, nh−ng c¸c khuyÕn nghÞ nhÊn m¹nh r»ng c¸c l¾p ®Æt míi nªn dïng Cat5 hay tèt h¬n. TÊt c¶ bèn ®«i d©y sÏ ®−îc dïng theo s¾p xÕp chuÈn T568-A hay T568-B. Víi lo¹i l¾p ®Æt c¸p nµy, hç trî dïng nhiÒu giao thøc mµ kh«ng cÇn ch¹y d©y l¹i. B¸n song c«ng vµ song c«ng hoµn toµn lµ mét tuú chän cÊu h×nh. 10BASE-T truyÒn l−u l−îng 10 Mbps theo chÕ ®é b¸n song c«ng vµ 20 Mbps theo chÕ ®é song c«ng hoµn toµn. 5.4.6 100Mbps Ethernet 100Mbps Ethernet còng ®−îc xem lµ Fast Ethernet. Hai c«ng nghÖ ®· trë nªn quan 96 träng lµ 100BASE-TX sö dông ®−êng truyÒn c¸p ®ång xo¾n UTP vµ 100 BASE-FX sö dông ®−êng truyÒn c¸p quang ®¬n mode. Ba ®Æc tÝnh phæ biÕn ®èi víi 100BASE-TX vµ 100BASE-FX lµ c¸c th«ng sè ®Þnh thêi, ®Þnh d¹ng frame vµ c¸c phÇn xö lý truyÒn. 100BASE-TX vµ 100BASE-FX ®Òu chia sÎ c¸c th«ng sè ®Þnh thêi. L−u ý r»ng mét thêi bit trong 100-Mbps Ethernet lµ 10ns. Khu«n d¹ng frame 100-Mbps gièng nh− frame 10-Mbps. Fast Ethernet cã tèc ®é gÊp 10 lÇn 10BASE-T. Bëi sù t¨ng tèc ®é nµy nªn ph¶i hÕt søc cÈn träng, c¸c bit ®−îc truyÒn trong mét kho¶ng thêi gian hÕt søc ng¾n víi tÇn xuÊt cao. C¸c tÝn hiÖu tÇn sè cao nµy rÊt mÒm yÕu tr−íc t¹p ©m. §¸p l¹i c¸c vÊn ®Ò nµy, hai b−íc m· ho¸ t¸ch biÖt ®−îc dïng trong 100 - Mbps Ethernet. B−íc m· ho¸ ®Çu dïng kü thuËt ®−îc gäi lµ 4B/5B, b−íc thø hai lµ sù m· ho¸ - ®−êng d©y thùc tÕ ®−îc chØ ®Þnh trong c¸p ®ång hay c¸p quang. B¶ng 5.4 C¸c th«ng sè ho¹t ®éng cña 100 Mbps Ethernet. Th«ng s
Gi¸ trị Bit Time 10 nsec Slot time 512 bit times Interframe Spacing 96 bit Collision Attempt Limit 16 Collision Backoff Limit 10 Collision Jam Size 32 bits Maximum Untagged Frame Size 1518 octets Minimum Frame Size 512 bits (64 octets) 1. 100BASE-TX. Vµo n¨m 1995, 100 BASE-TX ®· lµ chuÈn, dïng Cat5 UTP, trë nªn thµnh c«ng vÒ mÆt th−¬ng m¹i. Nguån gèc cña Ethernet c¸p ®ång trôc lµ truyÒn b¸n song c«ng, chØ mét thiÕt bÞ ®−îc phÐp truyÒn vµo bÊt cø thêi ®iÓm nµo. Tuy nhiªn, vµo n¨m 1996, Ethernet ®· ®−îc më réng ®Ó bao gåm lu«n kh¶ n¨ng song c«ng hoµn toµn vµo cho phÐp nhiÒu h¬n mét PC cã thÓ truyÒn ®ång thêi vµo mét thêi ®iÓm. C¸c switch thay thÕ nhanh chãng c¸c hub. C¸c switch cã kh¶ n¨ng song c«ng hoµn toµn vµ kiÓm so¸t nhanh c¸c Ethernet frame. 100BASE-TX dïng m· ho¸ 4B/5B, ®−îc x¸o trén vµ ®−îc ®æi thµnh c¸c møc MLT-3 (multilevel transmit-3). 100BASE-TX truyÒn l−u l−îng 100Mbps theo chÕ ®é b¸n song c«ng. Trong chÕ ®é song c«ng hoµn toµn, 100BASE-TX cã thÓ truyÒn l−u l−îng 200Mbps. Kh¸i niÖm song c«ng hoµn toµn sÏ trë nªn quan träng khi tèc ®é Ethernet t¨ng lªn. 2. 100BASE-FX 97 Khi mµ Fast Ethernet dùa vµo c¸p ®ång ®−îc giíi thiÖu th× mét phiªn b¶n c¸p sîi quang còng ®ang lµ ®iÒu mong muèn. Mét phiªn b¶n sîi quang cã thÓ dïng cho c¸c øng dông backbone, c¸c kÕt nèi gi÷a c¸c tÇng vµ c¸c building, n¬i mµ c¸p ®ång kh«ng ®−îc chuéng vµ còng lµ mong muèn trong c¸c m«i tr−êng cã t¹p ©m nÆng. 100BASE-FX ®−îc giíi thiÖu nh»m tho¶ m·n nhu cÇu nµy. Tuy nhiªn, 100BASE-FX ch−a bao giê ®−îc c«ng nhËn lµ thµnh c«ng. §ã lµ lý do mµ míi ®©y xuÊt hiÖn c¸c chuÈn Gigabit Ethernet c¸p ®ång vµ c¸p quang. C¸c chuÈn Gigabit Ethernet hiÖn nay ®ang lµ mét c«ng nghÖ chiÕm −u thÕ trªn c¸c l¾p ®Æt m¹ng ®−êng trôc, ®Êu chÐo tèc ®é cao vµ c¸c nhu cÇu vÒ h¹ tÇng chung. §Þnh thêi, ®Þnh d¹ng frame vµ ho¹t ®éng truyÒn lµ tÊt c¶ nh÷ng g× chung nhÊt cho c¶ hai phiªn b¶n 100Mbps Fast Ethernet. 100BASE-FX còng dïng m· ho¸ 4B/5B. Kh¶ n¨ng truyÒn 200 Mbps lµ hoµn toµn cã thÓ bëi sù t¸ch biÖt gi÷a ®−êng thu vµ ®−êng truyÒn trong 100BASE-FX optical fiber. B¶ng 5.5 Ch©n tÝn hiÖu 100BASE-FX. TÝn hiÖu 1 Tx (LED and laser transmitters) 2 Rx (high-speed photodiode detectors) B¶ng 5.6 VÝ dô vÒ cÊu h×nh kiÕn tróc vµ chiÒu dµi c¸p. Kiến tróc 100BASE-TX 100BASE-FX 100BASE-TX and FX Station to Station Station to Switch Switch to Switch (half or full duplex) 100m 412m N/A One Class 1 Repeater (half duplex) 200m 272m 100m (TX) 160.8m (FX) One Class II Repeater (half duplex) 200m 320m 100m (TX) 206m (FX) Two Class II Repeaters (half duplex) 205m 228m 105m (TX) 211.2m (FX) 98 3. KiÕn tróc Fast Ethernet C¸c liªn kÕt Fast Ethernet bao gåm mét kÕt nèi gi÷a mét tr¹m vµ mét hub hay switch. C¸c hub ®−îc xem nh− c¸c repeater nhiÒu port vµ c¸c switch ®−îc xem nh− c¸c brigge nhiÒu port. §©y lµ c¸c vÊn ®Ò vÒ giíi h¹n kho¶ng c¸ch ®−êng truyÒn UTP. Mét Class I repeater cã thÓ tr× ho·n ®Õn 140 thêi gian cña mét bit. BÊt cø mét repeater nµo thay ®æi gi÷a mét triÓn khai Ethernet nµy vµ mét triÓn khai th¸c ®Òu lµ mét Class I repeater. Mét Class II repeater cã thÓ chØ tr× ho·n tèi ®a 92 thêi bit. Bëi tr× ho·n ®−îc h¹n chÕ nªn cã thÓ cã hai Class II repeater trong mét chuçi nèi tiÕp, nh−ng chØ khi c¸p gi÷a chóng lµ rÊt ng¾n. Gièng nh− phiªn b¶n 10Mbps, cã thÓ thay ®æi vµi ®iÒu cña c¸c nguyªn t¾c kiÕn tróc cho c¸c phiªn b¶n 100Mbps. Tuy nhiªn hoµntoµn kh«ng ®−îc thªm bÊt cø thêi gian trÔ nµo. ViÖc hiÖu chØnh c¸c nguyªn t¾c kiÕn tróc bÞ ph¶n ®èi m¹nh mÏ trong 100BASE-TX. C¸p 100BASE-TX gi÷a c¸c Class II repeater kh«ng ®−îc v−ît qu¸ 5m. C¸c liªn kÕt ho¹t ®éng trong chÕ ®é b¸n song c«ng th−êng thÊy trong Fast Ethernet. Tuy nhiªn, b¸n song c«ng kh«ng ®−îc chuéng bëi l−îc ®å b¸o hiÖu nµy vèn ®· lµ song c«ng hoµn toµn. B¶ng 5.6 tr×nh bµy kiÕn tróc vÒ cù ly nèi c¸p. C¸c liªn kÕt 100BASE-TX cã thÓ kh«ng cÇn lÆp ®Õn kho¶ng c¸ch 100m. Sù xuÊt hiÖn ngµy cµng nhiÒu switch khiÕn cho giíi h¹n vÒ kho¶ng c¸ch trë nªn mê nh¹t. V× hÇu hÕt Fast Ethernet ®Òu ®−îc chuyÓn m¹ch nªn cã c¸c giíi h¹n thùc tÕ gi÷a c¸c thiÕt bÞ. B¶ng 5.7 C¸c th«ng sè ho¹t ®éng cña Gigabit Ethernet. Th«ng sè Gi¸ trÞ Bit Time 10 nsec Slot time 4096 bit times Interframe Spacing 96 bit Collision Attempt Limit 16 Collision Backoff Limit 10 Collision Jam Size 32 bits Maximum Untagged Frame Size 1518 octets Minimum Frame Size 512 bits (64 octets) B¶ng 5.8 Ethernet frame. Ethernet Frame Preamble 7 SFD 1 Destination 6 Source 6 Length Type 2 Data Pad 46 to 1500 FCS 4 99 5.4.7 Gigabit Ethernet 1. 1000-Mbps Ethernet C¸c chuÈn 1000-Mbps Ethernet hay Gigabit Ethernet m« t¶ c¸c ho¹t ®éng truyÒn sö dông c¸p ®ång vµ c¶ c¸p quang. ChuÈn 1000BASE-X, IEEE 802.3z, ®Æc t¶ mét ho¹t ®éng truyÒn song c«ng hoµn toµn tèc ®é 1Gbps qua c¸p sîi quang. ChuÈn 1000BASE-TX, 1000BASE-SX vµ 1000BASE-LX dïng cïng c¸c th«ng sè ®Þnh thêi, nh− tr×nh bµy trªn b¶ng 5.7. Chóng dïng 1ns hay mét phÇn tØ cña gi©y. Gigabit Ethernet frame cã cïng ®Þnh d¹ng víi 10 vµ 100-Mbps Ethernet. Tuú vµo sù thùc hiÖn, Gigabit Ethernet cã thÓ dïng c¸c qu¸ tr×nh kh¸c nhau ®Ó biÕn ®æi frame sang bit. B¶ng 5.8 tr×nh bµy c¸c ®Þnh d¹ng Ethernet frame. Sù kh¸c biÖt gi÷a c¸c chuÈn Ethernet, Fast Ethernet vµ Gigabit Ethernet lµ ë møc vËt lý. Tèc ®é gia t¨ng trong c¸c chuÈn míi nµy, kho¶ng thêi gian bÝt ng¾n h¬n ®ßi hái ph¶i cã c¸c quan t©m ®Æc biÖt. V× c¸c bit ®−îc ®−a lªn ®−êng truyÒn trong mét kho¶ng thêi gian ng¾n vµ th−êng xuyªn nªn ®Þnh thêi lµ hÕt søc quan träng. Ho¹t ®éng truyÒn tèc ®é cao yªu cÇu c¸c tÇn sè kÒ cËn ®Õ c¸c giíi h¹n b¨ng th«ng ®−êng truyÒn c¸p ®ång. §iÒu nµy khiÕn cho c¸c bit mÒm yÕu h¬n ®èi víi nhiÔu x¶y ra trªn ®−êng truyÒn. C¸c vÊn ®Ò nµy yªu cÇu Gigabit Ethernet dïng hai b−íc m· ho¸ riªng biÖt. Ho¹t ®éng truyÒn sè liÖu ®−îc lµm cho hiÖu qu¶ h¬n b»ng c¸ch dïng c¸c m· ®Ó biÓu diÔn c¸c luång bit nhÞ ph©n. Sè liÖu ®−îc m· ho¸ cung cÊp sù ®ång bé, sö dông b¨ng th«ng hiÖu qu¶ vµ c¶i thiÖn ®Æc tÝnh SNR (Signal-to-Noise Ratio). SNR lµ tØ sè gi÷a n¨ng l−îng tÝn hiÖu vµ n¨ng l−îng nhiÔu trªn kªnh tÝnh b»ng Decibel. C¸c mÉu bit tõ líp MAC ®−îc biÕn ®æi sang c¸c d¹ng biÓu t−îng kh¸c. C¸c d¹ng biÓu t−îng nµy cã thÓ lµ th«ng tin ®iÒu khiÓn nh− ®¸nh dÊu ®Çu cña mét frame, cuèi cña mét frame, c¸c ®iÒu kiÖn nhµn rçi cña ®−êng truyÒn. Frame nµy ®−îc m· ho¸ thµnh c¸c biÓu t−îng ®iÒu khiÓn vµ biÓu t−îng sè liÖu nh»m t¨ng th«ng l−îng cña m¹ng. Gigabit Ethernet ch¹y trªn sîi c¸p quang sö dông ph−¬ng ph¸p m· ho¸ 8B/10B, cã kh¸i niÖm t−¬ng tù nh− 4B/5B. B−íc m· ho¸ kÕ tiÕp lµ m· ho¸ ®−êng d©y theo ph−¬ng ph¸p NRZ ®¬n gi¶n ®èi víi ¸nh s¸ng trªn c¸p sîi quang. Cã thÓ dïng qu¸ tr×nh m· ho¸ ®¬n gi¶n h¬n v× ®−êng truyÒn sîi quang cã thÓ mang c¸c tÝn hiÖu b¨ng th«ng cao h¬n. 2. 1000BASE-T Khi Fast Ethernet ®−îc l¾p ®Æt ®Ó t¨ng c−êng b¨ng th«ng cho c¸c workstation, ®iÒu nµy b¾t ®Çu t¹o ra c¸c “cæ chai” trong c¸c luång sè liÖu h−íng lªn m¹ng. 1000BASE-T (IEEE 502.3ab) ®· ®−îc ph¸t triÓn ®Ó cung cÊp thªm b¨ng th«ng gióp xo¸ bá c¸c “cæ chai” nµy. Nã t¨ng tèc cho c¸c øng dông nh− c¸c intra-bulding backbone, inter-switch link, server farm vµ c¸c øng dông ch¹y d©y kh¸c còng nh− c¸c kÕt nèi cho c¸c high-end workstation. Fast Ethernet ®−îc thiÕt kÕ ®Ó ho¹t ®éng qua c¸p UTP Cat 5 vµ ®iÒu nµy ®ßi hái c¸p ph¶i qua ®−îc phÐp thö Cat 5e. HÇu hÕt c¸p Cat 5 ®−îc l¾p ®Æt ®Òu qua ®−îc phÐp thö nµy nÕu nh− ®−îc kÕt cuèi ®óng qui ®Þnh. Mét trong c¸c thuéc tÝnh quan träng nhÊt cña chuÈn 1000BASE-T lµ nã cã thÓ liªn kÕt ho¹t ®éng víi 10BASE-T vµ 100BASE-TX. Bëi v× c¸p Cat 5e cã thÓ truyÒn t¶i mét c¸ch tin cËy ®Õn l−u l−îng 125 Mbps, nªn ®Ó ®¹t ®−îc b¨ng th«ng 1000Mbps lµ mét th¸ch thøc ®èi víi thiÕt kÕ. B−íc ®Çu tiªn ®Ó t¹o dùng 1000BASE-T lµ dïng tÊt c¶ bèn ®«i d©y thay v× hai ®«i theo truyÒn thèng trong 10BASE-T hay 100BASE-TX. §iÒu nµy ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸c m¹ch 100 phøc t¹p ®Ó cho phÐp ho¹t ®éng truyÒn song c«ng hoµn toµn trªn cïng mét ®«i d©y. §iÒu nµy cung cÊp 250Mbps trªn mét ®«i. Víi tÊt c¶ bèn ®«i d©y ta cã 1000Mbps. V× th«ng tin di chuyÓn mét c¸ch ®ång thêi xuyªn qua bèn ®−êng dÉn, nªn t¹i m¸y ph¸t m¹ch nµy ph¶i chia c¸c frame ra vµ t¹i m¸y thu sÏ t¸i nhËp trë l¹i. 1000BASE-T dïng m· ho¸ 4D-PAM 5 trªn c¸p UTP Cat 5 hay tèt h¬n. §Ó ®¹t ®−îc 1000Mbps yªu cÇu dïng c¶ bèn ®«i d©y theo chÕ ®é song c«ng hoµn toµn mét c¸ch ®ång thêi. NghÜa lµ ho¹t ®éng truyÒn vµ nhËn sè liÖu diÔn ra trªn c¶ hai h−íng trªn cïng mét d©y vµo cïng mét thêi ®iÓm. Cã lÏ ®iÒu nµy sÏ dÉn ®Õn c¸c ®ông ®é gÇn nh− th−êng xuyªn trªn c¸c ®«i d©y. C¸c ®ông ®é nµy t¹o ra c¸c mÉu ®iÖn ¸p phøc hîp. Víi c¸c vi m¹ch tÝch hîp (IC) dïng c¸c kü thuËt nh− triÖt echo, söa lçi kh«ng cÇn truyÒn l¹i (FEC) ë líp vËt lý vµ lùa chän c¸c møc ®iÖn ¸p mét c¸ch kh«n ngoan, hÖ thèng ®¹t ®−îc th«ng l−îng 1 Gigabit. Trong c¸c kho¶ng thêi gian nhµn rçi cã 9 møc ®iÖn ¸p ®−îc t×m thÊy trªn c¸p vµ trong khi truyÒn sè liÖu cã ®Õn 17 møc ®iÖn ¸p xuÊt hiÖn trªn c¸p. Víi sè tr¹ng th¸i tÝn hiÖu nhiÒu nh− vËy cïng víi ¶nh h−ëng cña nhiÒu mµ tÝn hiÖu trªn d©y tr«ng gièng nh− analog h¬n lµ digital. T−¬ng tù nh− analog, hÖ thèng rÊt dÔ bÞ t¸c ®éng bëi nhiÔu xuÊt ph¸t tõ c¸c vÊn ®Ò vÒ c¸p vµ kÕt cuèi. Sè liÖu tõ tr¹m truyÒn ®−îc ph©n chia cÈn thËn thµnh bèn luång song song, ®−îc m· ho¸, ®−îc truyÒn vµ ®−îc ph¸t hiÖn song song nhau vµ sau ®ã ®−îc t¸i lËp trë l¹i thµnh mét luång bit nhËn. 3. 1000BASE-SX vµ LX ChuÈn IEEE 802.3 cho r»ng Gigabit Ethernet ch¹y trªn c¸p sîi quang lµ c«ng nghÖ thÝch hîp cho backbone. §Þnh thêi, ®Þnh d¹ng frame vµ ho¹t ®éng truyÒn lµ gièng nhau ®èi víi tÊt c¶ c¸c phiªn b¶n cña 1000 Mbps. Hai l−îc ®å m· ho¸ tÝn hiÖu ®−îc ®−îc ®Þnh nghÜa t¹i líp vËt lý. L−îc ®å 8B/10B ®−îc dïng cho sîi quang c¸p vµ ®ång ®−îc b¶o vÖ vµ PAM 5 ®−îc dïng cho UTP. 1000BASE-X dïng 8B/10B biÕn ®æi sang m· ho¸ ®−êng d©y NRZ. M· ho¸ NRZ dùa vµo møc tÝn hiÖu ®−îc ph¸t hiÖn trªn cöa sæ ®Þnh thêi ®Ó x¸c ®Þnh gi¸ trÞ nhÞ ph©n cho thêi bit nµy. Kh«ng gièng nh− hÇu hÕt c¸c l−îc ®å m· ho¸ ®· ®−îc m« t¶, l−îc ®å m· ho¸ nµy ®iÒu khiÓn theo møc chø kh«ng ph¶i theo sù chuyÓn møc. Cã nghÜa lµ sù x¸c ®Þnh mét bit lµ 0 hay 1 c¨n cø vµo møc ®iÖn ¸p nhËn biÕt vµo thêi ®iÓm lÊy mÉu. C¸c tÝn hiÖu NRZ ®−îc ph¸t d−íi d¹ng xung vµo c¸p sîi quang sö dông c¸c nguån ph¸t song cã b−íc sãng ng¾n hay dµi. B−íc sãng ng¾n dïng laser 850 nm hay LED víi sîi ®a mode (100BASE-SX). Nã cã gi¸ thµnh thÊp nh−ng vù ly truyÒn ng¾n h¬n. Laser 1310 nm víi b−íc sãng dµi dïng sîi ®¬n mode hoÆc ®a mode (1000 BASE-LX). Nguån laser dïng víi sîi ®¬n mode cã thÓ ®¹t kho¶ng c¸ch truyÒn ®Õn 5000 mÐt. Laser vµ LED ®Òu hoµn thµnh mét l−ît ®ãng më theo c¸c kho¶ng thêi gian nªn ¸nh s¸ng ph¸t ra theo d¹ng xung dïng c«ng suÊt thÊp hay cao. Gi¸ trÞ 0 luËn lý ®−îc biÓu diÔn bëi møc c«ng suÊt vµ gi¸ trÞ 1 ®−îc biÓu diÔn bëi c«ng suÊt cao h¬n. Ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn truy nhËp m«i tr−êng (Media Access Control) xem liªn kÕt nh− lµ ®iÓm nèi ®iÓm. V× c¸c sîi quang t¸ch biÖt ®−îc dïng cho truyÒn vµ nhËn nªn liªn kÕt nèi vèn lµ song c«ng hoµn toµn. Gigabit Ethernet chØ cho phÐp mét repeater gi÷a hai tr¹m. H×nh 5.6 lµ mét ®å thÞ so s¸nh c¸c ®−êng truyÒn cho 1000BASE Ethernet. 101 H×nh 5.6 So s¸nh c¸c ®−êng truyÒn Gigabit Ethernet. 4. KiÕn tróc Gigabit Ethernet C¸c giíi h¹n vÒ kho¶ng c¸ch cña c¸c liªn kÕt song c«ng hoµn toµn chØ do ®−êng truyÒn, kh«ng do trÔ hµnh tr×nh. V× hÇu hÕt Gigabit Ethernet ®Òu ®−îc chuyÓn m¹ch, nªn c¸c gi¸ trÞ trong b¶ng 5.9 lµ c¸c h¹n chÕ thùc tÕ gi÷a c¸c thiÕt bÞ. C¸c topo d¹ng daisy-chaining, star vµ extended star ®Òu ®−îc phÐp. VÊn ®Ò trë thµnh mét trong sè topo luËn lý vµ dßng ch¶y sè liÖu chø kh«ng ph¶i c¸c giíi h¹n vÒ kho¶ng c¸ch hay ®Þnh thêi. Mét c¸p 1000BASE-T UTP còng gièng nh− c¸p 10BASE-T vµ c¸p 100BASE-TX, ngo¹i trõ phÈm chÊt cña liªn kÕt ph¶i phï hîp víi chÊt l−îng Cate 5e hay c¸c yªu cña ISO Class D. Sù hiÖu chØnh c¸c nguyªn t¾c kiÕn tróc lµ ®iÒu bÞ ph¶n ®èi m¹nh mÏ trong 1000BASE-T. Víi cù ly 100m, 1000BASE-T ho¹t ®éng cËn kÒ víi kh¶ n¨ng cña phÇn cøng trong viÖc phôc håi tÝn hiÖu truyÒn. BÊt cø vÊn ®Ò nµo x¶y ra trªn c¸p hay t¹p ©m cña m«i tr−êng ®Òu cã thÓ t¹o ra t×nh huèng kh«ng thÓ ho¹t ®éng ngay c¶ khi c¸c kho¶ng c¸ch lµ ë trong ph¹m vi cho phÐp. C¸c khuyÕn nghÞ b¶o r»ng tÊt c¶ c¸c liªn kÕt gi÷a tr¹m vµ hub hay switch nªn ®−îc cÊu h×nh cho Auto-Negotiation ®Ó cho phÐp hiÖu suÊt chung cao nhÊt. §iÒu nµy tr¸nh ®−îc c¸c xung ®ét cÊu h×nh nguy hiÓm cña c¸c th«ng sè yªu cÇu kh¸c cho sù ho¹t ®éng b×nh th−êng cña Gigabit Ethernet. B¶ng 5.9 ChiÒu dµi c¸p tèi ®a trong 1000BASE-SX. §−êng truyÒn Modal Bandwidth Kho¶ng c¸ch tèi ®a 62.5 µm Multimode Fiber 160 220m 62.5 µm Multimode Fiber 200 275m 50 µm Multimode Fiber 400 500m 50 µm Multimode Fiber 500 500m 5.5 Token Ring IBM ph¸t triÓn m¹ng Token Ring ®Çu tiªn vµo nh÷ng n¨m 1970, hiÖn nµy lµ kü thuËt LAN chñ yÕu cña IBM, vµ ®øng sau Ethernet IEEE 802.3. IEEE 802.5 lµ chuÈn 102 cho c¸c kü thuËt m¹ng cïng d¹ng hay t−¬ng thÝch víi m¹ng Token Ring cña IBM. 5.5.5 Khu«n d¹ng cña Token Ring C¸c Token C¸c token chiÒu dµi 3 byte, gåm mét byte x¸c ®Þnh ranh giíi ®Çu start delimiter, mét byte ®iÒu khiÓn truy xuÊt access control vµ mét byte x¸c ®Þnh ranh giíi cuèi end delimiter. Start delimiter b¸o ®éng cho mçi tr¹m lµ cã token ®Õn hay cã mét frame ®Õn. Byte ®iÒu khiÓn truy xuÊt (Access Control Byte) Byte ®iÒu khiÓn truy xuÊt chøa field −u tiªn (priority field), field gi÷ chç (reservation field), token bit vµ bit gi¸m s¸t (monitor bit). Token bit dïng ®Ó ph©n biÖt mét frame lµ token hay frame d÷ liÖu (hay frame lÖnh), bit gi¸m s¸t x¸c ®Þnh mét frame cã tiÕp tôc ch¹y trªn ring hay kh«ng. End delimiter lµ dÊu hiÖu kÕt thóc mét token hay mét frame th−êng, chøa c¸c bit mµ néi dung cã thÓ nãi lªn ®−îc frame bÞ háng, mét frame lµ cuèi cïng cña mét tuÇn tù logic nµo ®ã. H×nh 5.7. Khu«n d¹ng cña Token Ring. 5.5.6 Token Ring MAC Token Ring vµ IEEE 802.5 lµ c¸c vÝ dô tiªu biÓu cña c¸c m¹ng chuyÓn token. Mét frame nhá ch¹y xung quanh m¹ng ®−îc gäi lµ token. Sù së h÷u token ®ång nghÜa víi ®−îc g¸n quyÒn truyÒn d÷ liÖu. NÕu mét node nµo ®ã nhËn token mµ kh«ng cã th«ng tin ®Ó truyÒn, nã chuyÓn token ®Õn tr¹m cuèi kÕ tiÕp. Mçi tr¹m cã thÓ gi÷ token trong mét kho¶ng thêi gian tèi ®a tïy vµo ®Æc t¶ cña kü thuËt ®−îc triÓn khai. Khi token ®−îc chuyÓn tíi host cã th«ng tin cÇn truyÒn, host b¾t lÊy token vµ thay ®æi token bit cña nã. Lóc nµy, token trë thµnh mét tuÇn tù ®¸nh dÊu ®Çu frame. KÕ tiÕp host g¾n tiÕp c¸c th«ng tin muèn truyÒn vµo token vµ truyÒn frame míi nµy ®Õn tr¹m kÕ trªn vßng. Kh«ng cã token trªn vßng trong khi frame d÷ liÖu ch¹y vßng trªn ring, trõ khi ring cã hç trî gi¶i phãng token sím. C¸c tr¹m kh¸c trªn ring kh«ng thÓ truyÒn d÷ liÖu t¹i thêi ®iÓm nµy mµ ph¶i ®îi token trë nªn s½n sµng. C¸c m¹ng Token Ring kh«ng x¶y ra ®ông ®é. Frame th«ng tin ch¹y vßng trªn ring cho ®Õn khi ®¹t ®Õn tr¹m ®Ých mµ nã h−íng tíi, tr¹m ®Ých sÏ chÐp th«ng tin ®Ó xö lý. Frame th«ng tin sÏ tiÕp tôc ch¹y vÒ tr¹m nguån, t¹i ®©y nã sÏ bÞ lo¹i bá. Tr¹m nguån hoµn toµn cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc frame ®· 103 ®−îc tiÕp nhËn vµ ®−îc chÐp bëi tr¹m ®Ých hay ch−a. Kh«ng gièng nh− c¸c m¹ng CSMA/CD hay Ethernet, c¸c m¹ng chuyÓn token lµ ®o¸n tr−íc ®−îc. §iÒu nµy cã nghÜa lµ cã thÓ tÝnh to¸n ®−îc thêi gian tèi ®a sÏ chuyÓn tr−íc khi mét tr¹m bÊt kú nµo cã thÓ truyÒn, nªn m¹ng Token Ring lý t−ëng cho c¸c øng dông mµ yªu cÇu bÊt kú thêi gian trÔ nµo ®Òu ph¶i ®o¸n tr−íc ®−îc hoÆc c−êng ®é lµm viÖc cña m¹ng lµ yÕu tè quan träng. C¸c m«i tr−êng tù ®éng ë nhµ m¸y lµ c¸c vÝ dô vÒ c¸c ho¹t ®éng m¹ng c−êng ®é cao cã thÓ ®o¸n tr−íc ®−îc (deterministic). HÖ thèng −u tiªn C¸c m¹ng Token Ring dïng hÖ thèng −u tiªu cho ng−êi dïng ®Æc biÖt nµo ®ã, c¸c tr¹m cã −u tiªn cao sÏ dïng m¹ng th−êng xuyªn h¬n. C¸c frame cña Token Ring cã hai field ®Ó ®iÒu khiÓn −u tiªn: priority field vµ reservation field. ChØ c¸c tr¹m cã møc −u tiªn ngang b»ng hay lín h¬n gi¸ trÞ −u tiªn chøa trong token míi cã thÓ b¾t token. Khi token ®· ®−îc b¾t lÊy vµ thay ®æi ®Ó trë thµnh mét frame th«ng tin, chØ c¸c tr¹m víi gi¸ trÞ −u tiªn cao h¬n gi¸ trÞ −u tiªn cña tr¹m ®ang truyÒn míi cã thÓ ®¨ng ký gi÷ chç cho lÇn chuyÓn kÕ. Token kÕ tiÕp ®−îc ph¸t ra bao gåm gi¸ trÞ −u tiªn møc cao cña tr¹m ®¨ng ký. C¸c tr¹m gia t¨ng møc −u tiªn cña token ph¶i phôc håi møc −u tiªn ban ®Çu khi ho¹t ®éng truyÒn cña chóng hoµn tÊt. H×nh 5.8. Token Ring. 5.5.7 TruyÒn tÝn hiÖu trªn Token Ring M· ho¸ tÝn hiÖu lµ mét ph−¬ng ph¸p tæ hîp c¶ th«ng tin cña ®ång hå vµ d÷ liÖu vµo trong mét luång tÝn hiÖu truyÒn qua m«i tr−êng. C¸c m¹ng Token Ring 4/16Mbps dïng m· hãa Manchester vi ph©n. • Kh«ng cã cùc tÝnh t¹i ®Çu cña thêi bit: 1 • Thay ®æi cùc tÝnh t¹i ®Çu cña thêi bit: 0 5.6 FDDI FDDI (Fiber Distributed Data Interface - Giao diÖn d÷ liÖu ph©n t¸n sîi quang) lµ c«ng nghÖ m¹ng tèc ®é cao do uû ban X3T9.5 cña ANSI (American National Standards Institute) ph¸t triÓn vµo gi÷a nh÷ng n¨m 1980. Ban ®Çu ®−îc thiÕt kÕ cho c¸p quang (FDDI) nh−ng ngµy nay nã còng hç c¸p ®ång víi kho¶ng c¸ch ng¾n h¬n (CDDI). ChuÈn nµy ®−îc phæ biÕn trong m¹ng LAN. FDDI cã tèc ®é d÷ liÖu 100Mbps vµ dïng ®å h×nh vßng kÐp dù phßng, hç trî 500 tr¹m víi kho¶ng c¸ch cùc ®¹i 100km. Víi 104 kho¶ng c¸ch nµy FDDI còng ®−îc dïng cho m¹ng MAN. FDDI ®−îc dïng réng r·i cho ®å h×nh ®−êng trôc. C¸c ph©n ®o¹n LAN nèi vµo ®−êng trôc nµy, cïng víi c¸c m¸y mini, mainframe vµ c¸c hÖ thèng kh¸c. C¸c m¹ng nhá víi Ýt thµnh phÇn LAN cã thÓ dïng ®−êng trôc Ethernet ®Ó tiÕt kiÖm chi phÝ. C¸c m¹ng lín nhiÒu thµnh phÇn LAN vµ cã l−îng l−u th«ng lín th× nªn sö dông FDDI. §Ó ý r»ng Ethernet tèc ®é cao nh− Fast Ethernet vµ 100VG-AnyLAN cã thÓ cung cÊp cïng chøc n¨ng nh− FDDI, nh−ng do giíi h¹n vÒ kho¶ng c¸ch nªn chóng kh«ng thÝch hîp víi c¸c ®−êng trôc dïng trong ph¹m vi l·nh thæ réng lín. 5.6.5 §Þnh cÊu h×nh FDDI ChiÒu dµi lín nhÊt cña ring lµ 100km. Kho¶ng c¸ch lín nhÊt gi÷a c¸c tr¹m kÒ nhau lµ 2km. VÒ mÆt vËt lý lµ mét ring nhiÒu c©y, nh−ng vÒ mÆt logic, toµn bé m¹ng t¹o nªn mét vßng cña c¸c kÕt nèi ®iÓm - ®iÓm gi÷a c¸c tr¹m kÒ nhau. Hai ring FDDI cã tªn lµ ring s¬ cÊp vµ ring thø cÊp. Cã thÓ dïng c¶ hai ring ®Ó truyÒn dÉn hoÆc chØ dïng mét cßn mét dù phßng trong tr−êng hîp vßng s¬ cÊp cã sù cè. Trong cÊu h×nh ring ®«i (dual-ring configuration), t¶i trªn mçi ring di chuyÓn theo hai chiÒu ng−îc nhau. Cã ba lo¹i thiÕt bÞ cã thÓ kÕt nèi vµo ring: • Class A, hay DAS (dual-attachment station): g¾n vµo c¶ hai ring, ch¼ng h¹n m¸y chñ gi¶i quyÕt tr−êng hîp khÈn cÊp vµ c¸c thiÕt bÞ ®i kÌm. • DAC (dual-attachment concentrator): nèi vµo c¶ hai ring vµ cung cÊp ®iÓm kÕt nèi cho c¸c m¸y tr¹m. • Class B, hay SAS (single-attachment station): nèi vµo ring s¬ cÊp th«ng qua bé tËp trung concentrator. Bé tËp trung ®¶m b¶o r»ng mét lçi, hay sù t¾t nguån cña bÊt kú mét SAS nµo kh«ng ng¾t ®−îc ring. §iÒu nµy ®Æc biÖt h÷u dông khi c¸c PC, hay c¸c thiÕt bÞ t−¬ng tù g¾n vµo ring mµ ®ãng ng¾t nguån th−êng xuyªn. H×nh 5.9. C¸c node FDDI: DAS, SAS, Concentrator. 5.6.6 M«i tr−êng FDDI §Æc tr−ng riªng cña FDDI lµ truyÒn b»ng sîi quang, so víi d©y ®ång cã −u ®iÓm: • B¶o mËt: kh«ng ph¸t c¸c tÝn hiÖu ®iÖn nªn kh«ng thÓ m¾c rÏ mét c¸ch ®¬n gi¶n. • Tin cËy: lo¹i bá ®−îc c¸c xuyªn nhiÔu ®iÖn. • Tèc ®é: th«ng l−îng cao h¬n. Sîi quang truyÒn ®¬n mode vµ ®a mode. C¸c mode truyÒn xem nh− c¸c chïm tia FDDI Concentr 105 s¸ng ®i vµo sîi theo c¸c gãc tíi kh¸c nhau, ®−êng ®i kh¸c nhau lµm cho chóng ®Õn ®Ých t¹i c¸c thêi ®iÓm kh¸c nhau g©y ra hiÖn t−îng t¸n s¾c mode. Sîi ®¬n mode b¨ng th«ng cao h¬n, cù ly ch¹y cable xa h¬n sîi ®a mode nªn th−êng dïng kÕt nèi gi÷a c¸c tßa nhµ (inter-building). Sîi ®a mode dïng trong mét toµ nhµ (intra-building). Sîi ®a mode dïng c¸c LED lµm thiÕt bÞ ph¸t quang, sîi ®¬n mode th−êng dïng laser. H×nh 5.10. C¸c nguån s¸ng kh¸c nhau ®èi víi c¸p quang ®¬n vµ ®a mode. 5.6.7 Khu«n d¹ng cña FDDI frame H×nh 5.11. Khu«n d¹ng cña FDDI. • Preamble: chuÈn bÞ frame truyÒn ®i t¹i mçi tr¹m • Start delimiter: chØ ra vÞ trÝ b¾t ®Çu cña frame, vµ bao gåm c¸c mÉu dÊu hiÖu ph©n biÖt nã víi phÇn cßn l¹i cña frame. • Frame control: chØ ra kÝch th−íc cña field ®Þa chØ, frame chøa d÷ liÖu ®ång bé hay bÊt ®ång bé, vµ c¸c th«ng tin ®iÒu khiÓn kh¸c. • Destination address: chøa ®Þa chØ ®¬n, nhãm hay qu¶ng b¸, 6 byte (gièng Ethernet vµ Token Ring). • Source address: chØ ra tr¹m truyÒn frame, 6 byte (gièng Ethernet, Token Ring). • Data: th«ng tin ®iÒu khiÓn hay th«ng tin dµnh riªng cho mét giao thøc møc cao. • Frame check sequence: ®−îc lµm ®Çy bëi tr¹m nguån b»ng c¸ch tÝnh to¸n CRC, gi¸ trÞ phô thuéc vµo néi dung frame. Tr¹m ®Ých tÝnh to¸n trë l¹i gi¸ trÞ nµy c¨n cø vµo th«ng tin trªn frame nhËn ®−îc vµ so s¸nh víi gi¸ trÞ cò ®Ó x¸c ®Þnh xem frame cã bÞ háng trong khi chuyÓn hay kh«ng, nÕu háng frame sÏ bÞ hñy bá. • End delimiter: chØ ra vÞ trÝ kÕt thóc frame. • Frame status: cho phÐp tr¹m nguån x¸c ®Þnh xem cã lçi x¶y ra hay kh«ng vµ frame cã ®−îc chÊp nhËn vµ sao chÐp bëi mét tr¹m ®Ých hay kh«ng. 106 5.6.8 FDDI MAC FDDI dïng ph−¬ng ph¸p truy cËp token-passing (truyÒn token) nguyªn t¾c gièng nh− Token Ring. Tuy nhiªn, FDDI hç trî ph©n phèi b¨ng th«ng m¹ng theo thêi gian thùc, nhê ®ã FDDI rÊt lý t−ëng cho mét sè øng dông kh¸c nhau. Ph−¬ng ph¸p th©m nhËp FDDI cã ba chÕ ®é truyÒn. Hai chÕ ®é ®ång bé vµ kh«ng ®ång bé, lµ chuÈn ban ®Çu. ChÕ ®é thø ba, thiÕt lËp m¹ch, cung cÊp c¸c m¹ch chuyªn dông −u tiªn cho tho¹i vµ c¸c d÷ liÖu thêi gian thùc kh¸c. ChÕ ®é nµy cã trong chuÈn FDDI míi, vµ cÇn ph¶i sö dông card míi. ChÕ ®é kh«ng ®ång bé dùa trªn token. Mét tr¹m bÊt kú cã thÓ truy cËp m¹ng b»ng c¸ch n¾m gi÷ token. Trong chÕ ®é nµy, luång l−u th«ng kh«ng cã ®é −u tiªn. Th«ng tin thuéc lo¹i kh«ng nh¹y vÒ thêi gian, gäi lµ c¸c khung A (asynchronous). ChÕ ®é chuyÓn token ®ång bé cho phÐp −u tiªn. C¸c card FDDI víi kh¶ n¨ng ®ång bé cho phÐp dµnh riªng mét phÇn b¨ng th«ng cho c¸c luång th«ng tin nh¹y bÐn vÒ thêi gian (©m thanh vµ ¶nh ®éng). C¸c tr¹m kh«ng ®ång bé sÏ chia nhau phÇn cßn l¹i. Kh¶ n¨ng ®ång bé ®−îc bæ sung b»ng c¸ch n©ng cÊp phÇn mÒm. 5.6.9 TruyÒn tÝn hiÖu trªn FDDI Dïng c¬ cÊu m· 4B/5B. Mçi ®o¹n d÷ liÖu 4 bit ®−îc thay thÕ b»ng m· 5 bit tr−íc khi m· NRZ-I. Së dÜ ph¶i thªm mét bit v× trong m· NRZ-I nÕu chuçi liªn tiÕp c¸c “0” kÐo dµi cã thÓ bÞ mÊt ®ång bé, 4B/5B cho thÊy trong mét ®o¹n kh«ng cã qu¸ 2 bit “0” liªn tiÕp. 5.6.10 FDDI-II FDDI-II ®−îc thiÕt kÕ cho c¸c m¹ng cÇn chuyÓn t¶i d÷ liÖu thêi gian thùc. §©y lµ mét c¶i tiÕn cña FDDI nh»m hç trî d÷ liÖu ®ång bé nh− tho¹i vµ l−u th«ng ISDN. FDDI- II ®ßi hái tÊt c¶ c¸c nót m¹ng ph¶i sö dông FDDI-II; nÕu kh«ng m¹ng sÏ chuyÓn ®æi vÒ FDDI. C¸c tr¹m FDDI s½n cã cÇn ®−îc t¸ch ra thµnh m¹ng riªng. FDDI-II dïng kü thuËt ®a hîp (multiplexing) ®Ó chia b¨ng th«ng thµnh 16 m¹ch chuyªn dông gióp chuyÓn t¶i ®óng giê ®èi víi c¸c luång l−u th«ng ®−îc −u tiªn. C¸c m¹ch nµy cã tèc ®é tõ 6.144Mbps ®Õn 99.072Mbps. Lý do kh¸c biÖt lµ b¨ng th«ng ®−îc cÊp ph¸t cho bÊt kú tr¹m nµo cã ®é −u tiªn cao nhÊt. Mçi kªnh cã thÓ chia nhá ®Ó t¹o nªn tæng céng 96 m¹ch 64Kbps. C¸c kªnh nµy cã thÓ hç trî luång kh«ng ®ång bé hoÆc ®¼ng thêi. C¸c khe thêi gian ®−îc cÊp ph¸t ®Ó truyÒn d÷ liÖu. C¸c tr¹m cã −u tiªn sö dông mét sè khe nµy ®Ó chuyÓn t¶i d÷ liÖu ®óng giêi. NÕu cã c¸c khe kh«ng sö dông, chóng ®−îc cÊp ph¸t tøc thêi cho c¸c tr¹m kh¸c. FDDI-II ch−a trë thµnh c«ng nghÖ ®−îc sö dông réng r·i v× nã kh«ng t−¬ng thÝch thiÕt kÕ FDDI hiÖn hµnh. Mét lý do kh¸c lµ Ethernet 100Mbps vµ ATM cung cÊp gi¶i ph¸p tèt h¬n trong ®a sè c¸c tr−êng hîp.