Bài giảng Mạng thông tin máy tính và ứng dụng trong các hệ thống thông tin kinh tế

h đó.  Kỹ thuật chuyển mạch thông báo: thông báo là một đơn vị dữ liệu của người sử dụng có khuôn dạng được quy định trước. Mỗi thông báo có chứa các thông tin điều khiển trong đó chỉ rõ đích cần truyền tới của thông báo. Căn cứ vào thông tin điều khiển này mà mỗi nút trung gian có thể chuyển thông báo tới nút kế tiếp trên con đường dẫn tới đích của thông báo  Kỹ thuật chuyển mạch gói: ở đây mỗi thông báo được chia ra thành nhiều gói nhỏ hơn được gọi là các gói tin (packet) có khuôn dạng qui định trước. Mỗi gói tin cũng chứa các thông tin điều khiển, trong đó có địa chỉ nguồn (người gửi) và địa chỉ đích (người nhận) của gói tin. Các gói tin của cùng một thông báo có thể được gửi đi qua mạng tới đích theo nhiều con đường khác nhau. 1.2.2.3 Kiến trúc mạng Kiến trúc mạng máy tính (network architecture) thể hiện cách nối các máy tính với nhau và tập hợp các quy tắc, quy ước mà tất cả các thực thể tham gia truyền thông trên mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt. Khi nói đến kiến trúc của mạng người ta muốn nói tới hai vấn đề là hình trạng mạng (Network topology) và giao thức mạng (Network protocol) Network Topology: Cách kết nối các máy tính với nhau về mặt hình học mà ta gọi là tô pô của mạng. Các hình trạng mạng cơ bản đó là: hình sao, hình bus, hình vòng. Network Protocol: Tập hợp các quy ước truyền thông giữa các thực thể truyền thông mà ta gọi là giao thức (hay nghi thức) của mạng Các giao thức thường gặp nhất là : TCP/IP, NETBIOS, IPX/SPX, . . . 1.2.3 Phân loại mạng máy tính Có nhiều cách phân loại mạng khác nhau tuỳ thuộc vào yếu tố chính được chọn dùng để làm chỉ tiêu phân loại, thông thường người ta phân loại mạng theo các tiêu chí như sau:  Khoảng cách địa lý của mạng  Kỹ thuật chuyển mạch mà mạng áp dụng  Kiến trúc mạng  Hệ điều hành mạng sử dụng ... Tuy nhiên trong thực tế nguời ta thường chỉ phân loại theo hai tiêu chí đầu tiên 1.2.3.1 Phân loại mạng theo khoảng cách địa lý 11 Nếu lấy khoảng cách địa lý làm yếu tố phân loại mạng thì ta có mạng cục bộ (LAN), mạng đô thị (MAN), mạng diện rộng (WAN), mạng toàn cầu. 1.2.3.2 Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch Nếu lấy kỹ thuật chuyển mạch làm yếu tố chính để phân loại sẽ có: Mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch thông báo và mạng chuyển mạch gói. Mạch chuyển mạch kênh (circuit switched network) : hai thực thể thiết lập một kênh cố định và duy trì kết nối đó cho tới khi hai bên ngắt liên lạc. Mạng chuyển mạch thông báo (message switched network) : Thông báo là một đơn vị dữ liệu qui ước được gửi qua mạng đến điểm đích mà không thiết lập kênh truyền cố định. Căn cứ vào thông tin tiêu đề mà các nút mạng có thể xử lý được việc gửi thông báo đến đích. Mạng chuyển mạch gói (packet switched network) : ở đây mỗi thông báo được chia ra thành nhiều gói nhỏ hơn được gọi là các gói tin (packet) có khuôn dạng qui định trước. Mỗi gói tin cũng chứa các thông tin điều khiển, trong đó có địa chỉ nguồn (người gửi) và địa chỉ đích (người nhận) của gói tin. Các gói tin của cùng một thông báo có thể được gởi đi qua mạng tới đích theo nhiều con đường khác nhau. 1.2.3.3 Phân loại theo kiến trúc mạng sử dụng Kiến trúc của mạng bao gồm hai vấn đề: hình trạng mạng (Network topology) và giao thức mạng (Network protocol)  Hình trạng mạng: Cách kết nối các máy tính với nhau về mặt hình học mà ta gọi là tô pô của mạng.  Giao thức mạng: Tập hợp các quy ước truyền thông giữa các thực thể truyền thông mà ta gọi là giao thức (hay nghi thức) của mạng. Khi phân loại theo topo mạng người ta thường có phân loại thành: mạng hình sao, tròn, tuyến tính Phân loại theo giao thức mà mạng sử dụng người ta phân loại thành mạng: TCP/IP, mạng NETBIOS. Tuy nhiên các cách phân loại trên không phổ biến và chỉ áp dụng cho các mạng cục bộ. 1.2.3.4 Phân loại theo hệ điều hàng mạng Nếu phân loại theo hệ điều hành mạng người ta chia ra theo mô hình mạng ngang hàng, mạng khách/chủ hoặc phân loại theo tên hệ điều hành mà mạng 12 sử dụng: Windows NT, Unix, Novell . . . 1.2.4 Các mạng máy tính thông dụng nhất  Mạng cục bộ: Một mạng cục bộ là sự kết nối một nhóm máy tính và các thiết bị kết nối mạng được lắp đặt trên một phạm vị địa lý giới hạn, thường trong một toà nhà hoặc một khu công sở nào đó. Mạng có tốc độ cao.  Mạng diện rộng với kết nối LAN to LAN: Mạng diện rộng bao giờ cũng là sự kết nối của các mạng LAN, mạng diện rộng có thể trải trên phạm vi một vùng, quốc gia hoặc cả một lục địa thậm chí trên phạm vi toàn cầu. Mạng có tốc độ truyền dữ liệu không cao, phạm vi địa lý không giới hạn  Liên mạng INTERNET: Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ là sự ra đời của liên mạng INTERNET. Mạng Internet là sở hữu của nhân loại, là sự kết hợp của rất nhiều mạng dữ liệu khác chạy trên nền tảng giao thức TCP/IP.  Mạng INTRANET: Thực sự là một mạng INTERNET thu nhỏ vào trong một cơ quan/công ty/tổ chức hay một bộ/nghành, giới hạn phạm vi người sử dụng, có sử dụng các công nghệ kiểm soát truy cập và bảo mật thông tin . 1.2.5 Mạng cục bộ, kiến trúc mạng cục bộ 1.2.5.1 Mạng cục bộ Tên gọi “mạng cục bộ” được xem xét từ quy mô của mạng. Tuy nhiên, đó không phải là đặc tính duy nhất của mạng cục bộ nhưng trên thực tế, quy mô của mạng quyết định nhiều đặc tính và công nghệ của mạng. Sau đây là một số đặc điểm của mạng cục bộ:  Mạng cục bộ có quy mô nhỏ, thường là bán kính dưới vài km.  Mạng cục bộ thường là sở hữu của một tổ chức. Thực tế đó là điều khá quan trọng để việc quản lý mạng có hiệu quả.  Mạng cục bộ có tốc độ cao và ít lỗi. Trên mạng rộng tốc độ nói chung chỉ đạt vài trăm Kbit/s đến Mb/s. Còn tốc độ thông thường trên mạng cục bộ là 10, 100 Mbit/s và tới nay với Gigabit Ethernet. 1.2.5.2 Kiến trúc mạng cục bộ Đồ hình mạng (Network Topology) Định nghĩa Topo mạng: Cách kết nối các máy tính với nhau về mặt hình học mà ta gọi là tô pô của mạng. Có hai kiểu nối mạng chủ yếu đó là : 13  Nối kiểu điểm - điểm (point - to - point): các đường truyền nối từng cặp nút với nhau, mỗi nút “lưu và chuyển tiếp” dữ liệu  Nối kiểu điểm - nhiều điểm (point - to - multipoint hay broadcast) : tất cả các nút phân chia nhau một đường truyền vật lý, gửi dữ liệu đến nhiều nút một lúc và kiểm tra gói tin theo địa chỉ. Tô pô của mạng diện rộng thông thường là nói đến sự liên kết giữa các mạng cục bộ thông qua các bộ dẫn đường (router) và kênh viễn thông. Khi nói tới tô pô của mạng cục bộ người ta nói đến sự liên kết của chính các máy tính. Mạng hình sao: Mạng hình sao có tất cả các trạm được kết nối với một thiết bị trung tâm có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các trạm và chuyển đến trạm đích. Độ dài đường truyền nối một trạm với thiết bị trung tâm bị hạn chế (trong vòng 100m, với công nghệ hiện nay). Mạng trục tuyến tính (Bus): Trong mạng trục tất cả các trạm phân chia một đường truyền chung (bus). Đường truyền chính được giới hạn hai đầu bằng hai đầu nối đặc biệt gọi là terminator. Mỗi trạm được nối với trục chính qua một đầu nối chữ T (T- connector) hoặc một thiết bị thu phát (transceiver). Mạng hình vòng : Trên mạng hình vòng tín hiệu được truyền đi trên vòng theo một chiều duy nhất. Mỗi trạm của mạng được nối với vòng qua một bộ chuyển tiếp (repeater) do 14 đó cần có giao thức điều khiển việc cấp phát quyền được truyền dữ liệu trên vòng mạng cho trạm có nhu cầu. Mạng hình vòng có ưu nhược điểm tương tự mạng hình sao, tuy nhiên mạng hình vòng đòi hỏi giao thức truy nhập mạng phức tạp hơn mạng hình sao. Kết nối hỗn hợp : Là sự phối hợp các kiểu kết nối khác nhau, 1.3. Mục tiêu mạng máy tính 1.3.1. Mục tiêu kết nối mạng máy tính - Cùng chia sẻ các tài nguyên chung, bất kỳ người sử dụng nào cũng có quyền khai thác, sử dụng tài nguyên của mạng mà không phụ thuộc vào vị trí địa lý của nó. - Nâng cao độ tin cậy của hệ thống nhờ khả năng thay thế khi một số thành phần của mạng xẩy ra sự cố kỹ thuật thì vẫn duy trì sự hoạt động bình thường của hệ thống. - Tạo môi trường giao tiếp giữa người với người. Chinh phục được khoảng cách, con người có thể trao đổi, thảo luận với nhau cách xa nhau hàng nghìn km. 1.3.2. Lợi ích kết nối mạng - Có thể giảm số lượng máy in, đĩa cứng và các thiết bị khác. Kinh tế trong việc đầu tư xây dựng cho một hệ thống tin học của một cơ quan, xí nghiêp, doanh nghiệp... - Dùng chung tài nguyên đắt tiền như máy in, phần mềm...Tránh dư thừa dữ liệu, tài nguyên mạng. Có khả năng tổ chức và triển khai các đề án lớn thuận lợi và dễ dàng. - Bảo đảm các tiêu chuẩn thống nhất về tính bảo mật, an toàn dữ liệu khi nhiều người sử dụng tại các thiết bị đầu cuối khác nhau cùng làm việc trên các hệ cơ sở dữ liệu. 15 Tóm lại, mục tiêu kết nối các máy tính thành mạng là cung cấp các dịch vụ mạng đa dạng, chia sẻ tài nguyên chung và giảm bớt các chi phí về đầu tư trang thiết bị. 1.4 Mô hình Workgroup và Domain Mô hình Workgroup hay còn được gọi là mô hình mạng ngang hàng, mô hình này cung cấp việc kết nối cơ bản giữa các máy tính nhưng không có bất kỳ một máy tính nào đóng vai trò phục vụ. Một máy tính trên mạng có thể vừa là client, vừa là server. Trong môi trường này, người dùng trên từng máy tính chịu trách nhiệm điều hành và chia sẻ các tài nguyên của máy tính mình. Mô hình này chỉ phù hợp với các tổ chức nhỏ, số người giới hạn (thông thuờng nhỏ hơn 10 người), và không quan tâm đến vấn đề bảo mật. Mạng ngang hàng thường dùng các hệ điều hành sau: Win95, Windows for workgroup, WinNT Workstation, Win2000 Proffessional, OS/2... Ưu điểm: do mô hình mạng ngang hàng đơn giản nên dễ cài đặt, tổ chức và quản trị, chi phí thiết bị cho mô hình này thấp. Khuyết điểm: không cho phép quản lý tập trung nên dữ liệu phân tán, khả năng bảo mật thấp, rất dễ bị xâm nhập. Các tài nguyên không được sắp xếp nên rất khó định vị và tìm kiếm. Trong mô hình mạng khách chủ có một hệ thống máy tính cung cấp các tài nguyên và dịch vụ cho cả hệ thống mạng sử dụng gọi là các máy chủ (server). Một hệ thống máy tính sử dụng các tài nguyên và dịch vụ này được gọi là máy khách (client). Các server thường có cấu hình mạnh (tốc độ xử lý nhanh, kích thước lưu trữ lớn) hoặc là các máy chuyên dụng. Dựa vào chức năng có thể chia thành các loại server như sau:  File Server: phục vụ các yêu cầu hệ thống tập tin trong mạng. Print Server: phục vụ các yêu cầu in ấn trong mạng.  Application Server: cho phép các ứng dụng chạy trên các server và trả về kết quả cho client.  Mail Server: cung cấp các dịch vụ về gởi nhận e-mail. Web Server: cung cấp các dịch vụ về web.  Database Server: cung cấp các dịch vụ về lưu trữ, tìm kiếm thông tin. Communication Server: quản lý các kết nối từ xa. Hệ điều hành mạng dùng trong mô hình client - server là WinNT, Novell NetWare, 16 Unix, Win2K...  Ưu điểm: do các dữ liệu được lưu trữ tập trung nên dễ bảo mật, backup và đồng bộ với nhau. Tài nguyên và dịch vụ được tập trung nên dễ chia sẻ và quản lý và có thể phục vụ cho nhiều người dùng.  Khuyết điểm: các server chuyên dụng rất đắt tiền, phải có nhà quản trị cho hệ thống. 17 CHƯƠNG 2 PHƯƠNG TIỆN TRUYỀN DẪN VÀ CÁC THIẾT BỊ MẠNG 2.1. Giới thiệu về môi trường truyền dẫn 2.1.1. Khái niệm Trên một mạng máy tính, các dữ liệu được truyền trên một môi trường truyền dẫn (transmission media), nó là phương tiện vật lý cho phép truyền tải tín hiệu giữa các thiết bị. Có hai loại phương tiện truyền dẫn chủ yếu: - Hữu tuyến (bounded media) - Vô tuyến (boundless media) Thông thường hệ thống mạng sử dụng hai loại tín hiệu là: digital và analog. 2.1.2. Tần số truyền thông Phương tiện truyền dẫn giúp truyền các tín hiệu điện tử từ máy tính này sang máy tính khác. Các tín hiệu điện tử này biểu diễn các giá trị dữ liệu theo dạng các xung nhị phân (bật/tắt). Các tín hiệu truyền thông giữa các máy tính và các thiết bị là các dạng sóng điện từ trải dài từ tần số radio đến tần số hồng ngoại. Các sóng tần số radio thường được dùng để phát tín hiệu LAN. Các tần số này có thể được dùng với cáp xoắn đôi, cáp đồng trục hoặc thông qua việc truyền phủ sóng radio. Sóng viba (microware) thường dùng truyền thông tập trung giữa hai điểm hoặc giữa các trạm mặt đất và các vệ tinh, ví dụ như mạng điện thoại cellular. Tia hồng ngoại thường dùng cho các kiểu truyền thông qua mạng trên các khoảng cách tương đối ngắn và có thể phát được sóng giữa hai điểm hoặc từ một điểm phủ sóng cho nhiều trạm thu. Chúng ta có thể truyền tia hồng ngoại và các tần số ánh sáng cao hơn thông qua cáp quang. 2.1.3. Các đặc tính của phương tiện truyền dẫn Mỗi phương tiện truyền dẫn đều có những tính năng đặc biệt thích hợp với mỗi kiểu dịch vụ cụ thể, nhưng thông thường chúng ta quan tâm đến những yếu tố sau: - Chi phí - Yêu cầu cài đặt - Độ bảo mật 18 - Băng thông (bandwidth): được xác định bằng tổng lượng thông tin có thể truyền dẫn trên đường truyền tại một thời điểm. Băng thông là một số xác định, bị giới hạn bởi phương tiện truyền dẫn, kỹ thuật truyền dẫn và thiết bị mạng được sử dụng. Băng thông là một trong những thông số dùng để phân tích độ hiệu quả của đường mạng. Đơn vị của băng thông: + Bps (Bits per second-số bit trong một giây): đây là đơn vị cơ bản của băng thông. + KBps (Kilobits per second): 1 KBps=103 bps=1000 Bps + MBps (Megabits per second): 1 MBps = 103 KBps + GBps (Gigabits per second): 1 GBps = 103 MBps + TBps (Terabits per second): 1 TBps = 103 GBPS. - Thông lượng (Throughput): lượng thông tin thực sự được truyền dẫn trên thiết bị tại một thời điểm. - Băng tầng cơ sở (baseband): dành toàn bộ băng thông cho một kênh truyền, băng tầng mở rộng (broadband):cho phép nhiều kênh truyền chia sẻ một phương tiện truyền dẫn (chia sẻ băng thông). - Độ suy giảm (attenuation): độ đo sự suy yếu đi của tín hiệu khi di chuyển trên một phương tiện truyền dẫn. Các nhà thiết kế cáp phải chỉ định các giới hạn về chiều dài dây cáp vì khi cáp dài sẽ dẫn đến tình trạng tín hiệu yếu đi mà không thể phục hồi được. - Nhiễu điện từ (Electromagnetic interference - EMI): bao gồm các nhiễu điện từ bên ngoài làm biến dạng tín hiệu trong một phương tiện truyền dẫn. - Nhiễu xuyên kênh (crosstalk): hai dây dẫn đặt kề nhau làm nhiễu lẫn nhau. 2.1.4. Các kiểu truyền dẫn Có các kiểu truyền dẫn như sau: + Đơn công (Simplex): trong kiểu truyền dẫn này, thiết bị phát tín hiệu và thiết bị nhận tín hiệu được phân biệt rõ ràng, thiết bị phát chỉ đảm nhiệm vai trò phát tín hiệu, còn thiết bị thu chỉ đảm nhiệm vai trò nhận tín hiệu. Truyền hình là một ví dụ của kiểu truyền dẫn này. + Bán song công (Half-Duplex): trong kiểu truyền dẫn này, thiết bị có thể là thiết bị phát, vừa là thiết bị thu. Nhưng tại một thời điểm thì chỉ có thể ở một trạng thái (phát hoặc thu). Bộ đàm là thiết bị hoạt động ở kiểu truyền dẫn này. 19 + Song công (Full-Duplex): trong kiểu truyền dẫn này, tại một thời điểm, thiết bị có thể vừa phát vừa thu. Điện thoại là một minh họa cho kiểu truyền dẫn này. 2.2. Các loại cáp 2.2.1. Cáp đồng trục (coaxial). Mô tả vật lý: Cáp đồng trục, giống như cáp xoắn đôi bao gồm hai đường dẫn điện, nhưng nó có cấu trúc khác cho phép nó hoạt động trong miền tần số rộng hơn. Nó bao gồm vòng rỗng hình trụ dẫn điện bên ngoài bọc lấy một dây kim loại dẫn điện đơn bên trong. Dây kim loại bên trong được giữ bởi một loạt các vòng cách điện xếp cách đều nhau hoặc được bọc bởi một chất điện môi. Vòng dẫn điện bên ngoài được bọc bởi một vỏ bọc. cáp đồng trục đơn có đường kính vào khoảng 1 đến 2.5 cm. Do được bọc kín, có cấu trúc đồng tâm, cáp đồng trục chịu nhiễu và xuyên âm tốt hơn cáp xoắn đôi. Ứng dụng: Cáp đồng trục có lẽ là phương tiện truyền thông đa năng nhất và được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng khác nhau. Các ứng dụng quan trọng nhất là: Phân phối tín hiệu truyền hình Truyền tín hiệu điện thoại đường dài Kết nối các hệ thống máy tính khoảng cách gần Mạng nội bộ Cáp đồng trục nhanh chóng được sử dụng rộng rãi để phân phối tín hiệu truyền hình tới từng nhà – truyền hình cáp. Truyền hình cáp đã trở nên thông dụng như điện thoại, số kênh lên đến hàng trăm và khoảng cách lên đến vài chục kilomet. Trước đây, cáp đồng trục có vị trí quan trọng trong các mạng điện thoại đường dài. Ngày nay, nó đang phải đối mặt với sự cạnh tranh ngày càng tăng của cáp quang, sóng viba mặt đất và vệ tinh. Bằng cách sử dụng việc phân chia nhiều thành phần tần số, cáp đồng trục có thể mang tới 10000 kênh tiếng nói cùng một lúc. Cáp đồng trục cũng được sử dụng nhiều trong các kết nối khoảng cách ngắn giữa các thiết bị. Bằng cách sử dụng tín hiệu số, cáp đồng trục có thể được sử dụng để cung cấp các kênh vào ra tốc độ cao trên các hệ thống máy tính. 20 Các đặc tính truyền dẫn : Cáp đồng trục được sử dụng để truyền cả tín hiệu tương tự và tín hiệu số. Cáp đồng trục có các đặc tính tần số cao hơn so với cáp xoắn đôi và vì vậy có thể sử dụng hiệu quả với các tần số và tốc độ dữ liệu cao hơn. Do có vỏ bọc và cấu trúc đồng tâm, cáp đồng trục ít chịu ảnh hưởng bởi nhiễu và xuyên âm hơn cáp xoắn đôi. Yếu tố ảnh hưởng chủ yếu đến hiệu suất là sự suy giảm, nhiễu nhiệt và nhiễu điều biến. Nhiễu điều biến chỉ xuất hiện khi có một vài kênh hoặc dải tần số được dùng chung trên một đường cáp. Với các đường truyền tín hiệu tương tự khoảng cách dài, việc khuếch đại sau một vài km là rất cần thiết, tần số càng cao thì khoảng cách cần khuếch đại tín hiệu càng ngắn. Phổ có thể sử dụng cho tín hiệu tương tự có thể mở rộng đến khoảng 500 MHz. Đối với tín hiệu số, cần sử dụng các bộ lặp sau 1km và nếu tốc độ dữ liệu cao hơn thì khoảng cách cần lặp lại cũng gần hơn. 2.2.2. Cáp xoắn đôi. Phương tiện truyền có dẫn rẻ nhất và được sử dụng nhiều nhất là cáp xoắn đôi Mô tả vật lý: Một cặp cáp xoắn đôi bao gồm hai dây bọc đồng cách điện được sắp xếp theo một quy tắc chuẩn. Mỗi cặp dây hoạt động như là một kết nối truyền thông đơn. Một số cặp này được bó lại với nhau thành một cáp được bọc trong một vỏ bảo vệ. Môt dây cáp có thể chứa hàng trăm đôi dây dẫn. Việc xoắn các dây lại làm 21 giảm nhiễu xuyên âm, nhiễu giao thoa giữa các cặp gần nhau trong dây cáp. Những cặp dây gần nhau ở trong cùng một bó có độ dài khác nhau góp phần làm giảm nhiễu xuyên âm, nhiễu giao thoa. Trên một kết nối đường dài, độ dài của các cặp dây thường khác nhau khoảng từ 5 tới 15 cm.Các dây trong một cặp có đường kính từ 0,4 đến 0,9 mm. Ứng dụng : Cáp xoắn đôi đươc dùng phổ biến trong truyền dẫn cả tín hiệu số và tín hiệu tương tự. Nó thường được sử dụng trong mạng điện thoại và là phương tiện truyền dẫn trong việc truyền thông của nội bộ một toà nhà. Trong mạng điện thoại, tập hợp các điện thoại của những gia đình riêng lẻ sẽ được kết nối tới một tổng đài cục bộ bởi dây cáp xoắn đôi và được gọi là đường thuê bao. Trong một tòa nhà, mỗi điện thoại sẽ được kết nối bằng cáp xoắn đôi chạy tới tổng đài con trong phòng hoặc tới tổng đài chính của tòa nhà. Cáp xoắn đôi được thiết kế để hỗ trợ truyền tiếng nói sử dụng tín hiệu tương tự. Tuy nhiên, với sự hỗ trợ của modem, cáp xoắn đôi có thể điều khiến truyền dữ liệu số với tốc độ vừa phải. Cáp xoắn đôi cũng là phương tiện thông dụng nhất trong việc truyền tín hiệu số. Tốc độ truyền dữ liệu số của mạng cục bộ trong một toà nhà thường vào khoảng 64kbps. Chúng chỉ được sử dụng rộng rãi trong một toà nhà cho mạng cục bộ để kết nối các máy tính cá nhân. Tốc độ truyền dữ liệu của mạng này thường là khoảng 10Mbps.Tuy nhiên, một số mạng sử dụng cáp xoắn đôi với tốc độ truyền từ 100Mbps tới 1Gbps cũng đã được thiết kế, mặc dù chúng bị hạn chế về số lượng các thiết bị và phạm vi của mạng. Với các mạng xa nhau thì tốc độ truyền dữ liệu trên cáp xoắn đôi khoảng 4Mbps. Cáp xoắn đôi rẻ hơn nhiều so với các thiết bị truyền dẫn khác như cáp đồng trục, cáp quang và chúng dễ sử dụng hơn. Tuy nhiên chúng lại bị hạn chế hơn về tốc độ truyền dữ liệu cũng như khoảng cách của mạng. Các đặc điểm truyền dẫn : Cáp xoắn đôi có thể truyền cả tín hiệu số và tín hiệu tương tự. Với tín hiệu tương tự, bộ khuyếch đại tín hiệu truyền được lắp đặt cách nhau khoảng từ 5 đến 6 km. Với dữ liệu số ( bằng cả tín hiệu số và tín hiệu tương tự ), các bộ lặp được đặt cách nhau 2-3 km. 22 So với các loại phương tiện truyền dẫn khác( cáp đồng trục, cáp quang ), cáp xoắn đôi bị giới hạn bởi tốc độ truyền dữ liệu, băng thông và khoảng cách. Hình 4.3 cho thấy, sự suy giảm tín hiệu của cáp xoắn đôi là một hàm tăng nhanh theo tần số. Cáp xoắn đôi cũng bị ảnh hưởng mạnh bởi các hư hại khác. Phương tiện này dễ bi nhiễu giao thoa và nhiễu tạp bởi vì nó dễ xảy ra hiện tượng giao thoa giữa các trường điện từ . Ví dụ, một dây dẫn chạy song song với một dòng điện xoay chiều sẽ tăng thêm 60Hz năng lượng. Nhiễu xung cũng dễ ảnh hưởng đến cáp xoắn đôi. Các dây được bọc sẽ làm giảm sự giao thoa. Các dây được xoắn vào nhau làm giảm giao thoa của sóng có tần số thấp và việc sử dụng các dây có độ dài khác nhau của các cặp liền kề làm giảm nhiễu xuyên âm. Với tín hiệu tương tự trong kết nối điểm điểm, một băng thông có thể lên tới 1 MHz, nó hỗ trợ một số kênh. Đối với việc truyền tín hiệu số điểm điểm đường dài, dữ liệu có thể truyền với tốc độ lên tới vài Mbps, với khoảng cách ngắn, tốc độ truyền dữ liệu có thể lên tới 100 Mbps thậm chí lên tới 1 Gbps. Cáp xoắn đôi có vỏ và không vỏ bọc Cáp xoắn đôi có 2 loại: có vỏ bọc và không có vỏ bọc. Cáp xoắn đôi không vỏ bọc (UTP) đầu tiên được sử dụng làm dây điện thoại. Đây là phương tiện truyền dẫn rẻ tiền nhất thường được sử dụng trong các mạng LAN. Nó rất dễ lắp đặt và sử dụng. Cáp xoắn đôi không vỏ bọc chủ yếu bị ảnh hưởng bởi nhiễu giao thoa sóng điện từ, bao gồm giao thoa từ các cáp xoắn đôi gần nhau và từ nhiễu của môi trường bên ngoài. Một cách để cải thiện các đăc trưng của cáp xoắn đôi là ta bọc sợi cáp bằng các vỏ bọc lưới kim loại nhằm làm giảm sự giao thoa. Cáp xoắn đôi 23 có vỏ bọc cho phép truyền dữ liệu với hiệu suất tốt hơn ở tốc độ cao hơn. Tuy nhiện, nó lại đắt hơn và khó lắp đặt hơn so với cáp không bọc. Cáp UTP loại 3 và loại 5 Hầu hết các văn phòng đều được lắp đặt sẵn loại cáp xoắn đôi 100 ohm thường được gọi là cáp điện thoại. Vì cáp xoắn đôi điện thoại thường được lắp đặt sẵn, nó cũng thường được sử dụng cho các ứng dụng LAN. Tuy nhiên tốc độ dữ liệu và khoảng cách giữa các thiết bị của cáp xoắn đôi điện thoại là khá giới hạn. Chuẩn EIA-568-A phân biệt ba loại cáp UTP: Loại 3: Cáp UTP kết hợp với các phần cứng kết nối có các đặc tính truyền dẫn lên đến 16 MHz. Loại 4: Cáp UTP kết hợp với các phần cứng kết nối có các đặc tính truyền dẫn lên đến 20 MHz. Loại 5: Cáp UTP kết hợp với các phần cứng kết nối có các đặc tính truyền dẫn lên đến 100 MHz. Cáp loại 3 và cáp loại 5 được sử dụng chủ yếu trong các ứng dụng LAN. Loại 3 sử dụng chủ yếu cho các đường điện thoại trong các văn phòng. Loại 5 thường được sử dụng để truyền dữ liệu và đang trở nên thông dụng và được cài đặt sẵn trong các cao ốc. Điểm khác nhau chính giữa cáp loại 3 và loại 5 là số vòng xoắn trên mỗi đơn vị khoảng cách. Loại 5 xoắn chặt hơn với bước xoắn thông thường khoảng 0.6 đén 0.85 cm trong khi loại 3 là 7.5 đến 10 cm. Loại 5 xoắn chặt hơn nên đắt hơn và cung cấp hiệu suất cao hơn loại 3. Bảng 2.2 tổng kết hiệu suất của cáp UTP loại 3 và loại 5. Tham số đầu tiên 24 được sử dụng để so sánh sự suy giảm. Cường độ của tín hiệu suy giảm theo khoảng cách trên mọi phương tiện truyền dẫn. Trên các phương tiện có dẫn, sự suy giảm thường theo hàm logarit và thường được diễn tả như một hàng số theo decibel trên mỗi đơn vị khoảng cách. Nhiễu xuyên âm ở gần các thiết bị đầu cuối trong các hệ thống cáp xoắn đôi là sự kết hợp các tín hiệu từ một cặp dây sang một cặp khác tại các chốt kim loại. Sự kết hợp diễn ra khi tín hiệu truyền xâm nhập vào chốt nối của đường thu tín hiệu nhận tại cùng một đầu của đường truyền. (ví dụ tín hiệu được truyền bị thu bởi một căp dây nhận ở gần đó). Cáp xoắn đôi có vỏ bọc chóng nhiễu Cáp xoắn đôi không vỏ bọc chống nhiễu Cáp xoắn đôi UTP và STP sử dụng đầu nối RJ-11. RJ 45 2.2.3. Cáp quang (Fiber-optic cable). Mô tả vật lý : Cáp quang là một phương tiện mềm dẻo, đường kính nhỏ có khả năng truyền tia sáng. Các chất liệu thủy tinh hoặc chất dẻo có thể được sử dụng để làm nên cáp quang. Cáp quang được chế tạo bởi silic đyoxit nóng chảy tinh khiết có khả năng truyền tốt nhất nhưng rất khó chế tạo. Cáp quang chế tạo bằng sợi thủy tinh nhiều thành phần không tốt bằng nhưng kinh tế hơn và vẫn cho kết quả chấp nhận được. Sợi chất dẻo có giá rẻ nhất và có thể sử dụng cho các đường truyền 25 m ngắn và chấp nhận mất mát cao. Cáp sợi quang có dạng hình trụ và bao gồm ba thành phần đồng tâm: lõi, lớp sơn phủ và vỏ bọc. Lõi là thành phần trong cùng và bao gồm một hoặc nhiều sợi rất mảnh làm bằng thủy tinh hoặc nhựa. Lõi có đường kính khoảng 8 đến 100 . Mỗi sợi được bọc một loại vỏ đặc biệt làm bằng thủy tinh hoặc chất dẻo có đặc tính quang học khác với lõi. Bề mặt giữa lõi và lớp vỏ bọc đặc biệt có tác dụng tạo sự khúc xạ ánh sáng toàn phần trong lõi. Lớp ngoài cùng bọc lấy một hoặc một vài sợi cáp phủ sơn là vỏ bọc. Vỏ bọc đựoc làm bằng chất liệu nhựa tổng hợp và các chất liệu khác nhằm bảo vệ lõi chống lại hơi ẩm, sự ăn mòn, va đập và các nguy hại từ môi trường bên ngoài. Ứng dụng : Một trong các công nghệ có ý nghĩa nhất trong truyền dữ liệu là sự phát triển của các hệ thống truyền thông bằng cáp quang. Cáp quang còn được sử dụng trong truyền thông đường dài và các ứng dụng của nó trong lĩnh vực quân sự đang phát triển mạnh. Sự cải thiện liên tục trong hiệu suất và giá thành ngày càng giảm cùng với các ưu điểm vốn có của cáp quang đã khiến nó được dùng ngày càng nhiều để kết nối mạng nội bộ. Các đặc tính sau của cáp quang phân biệt nó với cáp xoắn đôi và cáp đồng trục:  Dung lượng lớn hơn: Tiềm năng về băng thông của cáp quang rất lớn, vì vậy tốc độ truyền dữ liệu của cáp quang rất cao, lên tới hàng trăm Gbps trên quãng đường hàng chục km. Ta có thể so sánh với tốc độ thực tế cực đại hàng trăm Mbps trên quãng đường 1 km của cáp đồng trục và chỉ vài Mbps trên 1 km hay từ 100Mbps đến 1 Gbps trên vài chục mét của cáp xoắn đôi.  Kích thước nhỏ hơn và nhẹ hơn: Một sợi cáp quang nhỏ hơn một dây cáp đồng trục và một bó cáp xoắn đôi. Để chạy trong các tòa nhà hay dưới lòng đất, ưu điểm về kích thước rất có lợi và kích thước nhỏ hơn cũng giảm các yêu cầu về cấu trúc công trình.  Ít suy giảm hơn: Sự suy giảm trong cáp quang nhỏ hơn nhiều so với cáp đồng trục và cáp xoắn đôi, và là một hằng số trên một miền rộng.  Không bị ảnh hưởng bởi điện từ: Các hệ thống cáp quang không bị ảnh hưởng bởi các trường điện từ bên ngoài. Vì vậy hệ thống không bị ảnh hưởng bởi sự nhiễu giao thoa, nhiễu xung và nhiễu xuyên âm. Sợi quang không phát ra năng lượng do đó ít ảnh hưởng đến các thiết bị khác và có mức bảo mật cao hơn, 26 tránh bị nghe trộm và khó bị rò rỉ.  Khoảng cách cần lặp tín hiệu lớn hơn: Số bộ lặp cần sử dụng ít hơn làm giảm giá thành và ít các nguồn gây lỗi. Hiệu suất của các hệ thống cáp quang theo quan điểm này có sự phát triển vững chắc. Khoảng cách thông thường giữa các bộ lặp vào khoảng 10 km và đã có các ghi nhận khoảng cách lên tới hàng trăm km. Các hệ thống cáp đồng trục và cáp xoắn đôi thường phải dùng bộ lặp sau khoảng vài km. Có năm loại ứng dụng chính của cáp quang đã trở nên quan trọng:  Các cáp trục đường dài  Các cáp trục trong thành phố  Các cáp trục giữa các vùng  Đường nối giữa khách hàng và tổng đài  Các mạng nội bộ Việc sử dụng cáp quang trong truyền tín hiệu đường dài ngày càng trở nên thông dụng trong các mạng điện thoại. Các quãng đường lên đến 1500 km và dung lượng rất cao (thông thường khoảng 20000 đến 60000 kênh tiếng nói). Các hệ thống này đang cạnh tranh về mặt kinh tế với sóng viba và có giá thấp hơn nhiều so với cáp đồng trục. Các đường cáp quang chạy dưới biển cũng đang được sử dụng nhiều hơn. Các đường trục trong thành phố có độ dài trung bình khoảng 12 km và có thể có khoảng 100000 kênh tiếng nói trong mỗi nhóm trục. Các đường trục này được lắp đặt trong các đường ống chôn dưới đất và không có các bộ lặp tín hiệu, được nối với các tổng đài điện thoại. Các đường trục giữa các vùng có độ dài khoảng 40 đến 160 km kết nối các thành phố và các vùng quê hay là giữa các tổng đài điện thoại của các công ty khác nhau. Hầu hết các hệ thống này có ít hơn 5000 kênh tiếng nói. Các kỹ thuật được sử dụng trong các ứng dụng này đang cạnh tranh với các kỹ thuật sử dụng sóng vi ba Các đường nối giữa khách hàng và tổng đài là các đường cáp chạy trực tiếp từ tổng đài trung tâm tới khách hàng. Các đường cáp này đang dần thay thế cáp xoắn đôi và cáp đồng trục để trở thành các mạng có đầy đủ dịch vụ không chỉ xử lý tiếng nói và dữ liệu mà còn cả hình ảnh và video. Ban đầu ứng dụng này của cáp quang là cho các khách hàng thương mại, nhưng việc truyền dẫn đến từng gia đình 27 sẽ sớm xuất hiện. Ứng dụng quan trọng cuối cùng của cáp quang là cho mạng nội bộ. Các chuẩn đang được phát triển và các sản phẩm cho mạng cáp quang dã có dung lượng từ 100 Mbps đến 1 Gbps và có thể hỗ trợ hàng trăm, thậm chí hàng nghìn trạm trong một toà nhà lớn hoặc một khu nhiều tòa cao ốc. Các đặc tính truyền dẫn : Cáp quang truyền tín hiệu được mã hóa thành các chùm tia sáng phản xạ toàn phần bên trong. Điều này có thể xay ra trong bất cứ môi trường truyền dẫn nào có chỉ số khúc xạ cao hơn môi trường bên ngoài. Trong thực tế, cáp quang hoạt động như một sóng truyền có hướng với tần số trong khoảng từ 1014 đến 1015 hertz, bao gồm cả ánh sáng hồng ngoại và ánh sáng nhìn thấy được. Hình dưới đây mô tả nguyên lý truyền dẫn trong cáp quang. Tia sáng từ một nguồn sáng đi vào trong lõi hình trụ bằng thủy tinh hoặc chất dẻo. Các tia có góc rộng bị phản xạ và truyền dọc theo sợi cáp, các tia khác bị hấp thu bởi chất bao bọc. Hình thức truyền này gọi là truyền đa cách, nhảy bậc, theo nghĩa có nhiều góc khác nhau sẽ phản xạ. Khi truyền dẫn đa cách, tồn tại nhiều đường truyền khác nhau, mỗi đường truyền sẽ có độ dài khác nhau dẫn tới thời gian truyền của mỗi đường cũng khác nhau. Điều này khiến các thành phần tín hiệu (xung ánh sáng) trải ra theo thời gian và vì vậy giới hạn tốc độ truyền mà dữ liệu có thể nhận một cách chính xác. Hay nói cách khác yêu cầu khoảng cách giữa các xung đã giới hạn tốc độ dữ liệu. 28 Loại cáp này phù hợp cho việc truyền khoảng cách rất ngắn. Khi bán kính của lõi cáp giảm đi, số góc phản xạ cũng ít đi. Bằng cách giảm bán kính của lõi theo yêu cầu của bước sóng.Việc truyền theo kiểu đơn cách (single-mode) cung cấp hiệu suất cao hơn vì các lý do sau. Vì chỉ có một đường truyền nên các sai lệch như khi truyền theo kiểu đa phương thức không thể diễn ra. Kiểu đơn cách thường được sử dụng cho các ứng dụng đường dài bao gồm điện thoại và truyền hình cáp. Cuối cùng, do các chỉ số khúc xạ của lõi khác nhau nên ta có thể có kiểu truyền thứ ba là đa cách biến đối dần. Đây là kiểu trung gian giữa hai kiểu trên về mặt đặc tính. Chỉ số khúc xạ cao hơn tại trung tâm khiến tia sáng càng gần trục thì càng chậm hơn các tia gần lớp vỏ. Tia sáng trong lõi đi theo đường cong xoắn ốc vì chỉ số khúc xạ được phân loại và giảm khoảng cách phải truyền của nó. Khoảng cách được thu ngắn và tốc độ cao hơn cho phép tia sáng ở phía ngoài biên tới thiết bị nhận gần như cùng thời điểm với các tia truyền thẳng ở lõi. Các cáp có kiểu đa cách biến đổi dần thường được sử dụng trong các mạng nội bộ. Có hai loại nguồn sáng khác nhau được sử dụng trong các hệ thống cáp quang: dioed phát quang (LED) và diode bức xạ laser (ILD). Cả hai đều là các thiết bị bán dẫn phát ra các chùm sáng tại một hiệu điện thế nào đó. Đèn LED rẻ hơn hoạt động trong miền nhiệt độ rộng hơn và có thời gian sử dụng lâu hơn. Trong khi đó ILD hoạt động theo nguyên lý laser hiệu quả hơn và có tốc độ truyền dữ liệu lớn hơn. Có một mối liên hệ giữa bước sóng sử dụng, kiểu truyền và tốc độ dữ liệu nhận được. Cả hai kiểu truyền đơn cách và đa cách đều hỗ trợ một vài bước sóng ánh sáng và có thể sử dụng cả nguồn ánh sáng laser hay đèn LED. Trong cáp quang, ánh sáng được truyền tốt nhất trong ba “cửa sổ” bước sóng khác nhau, 850, 1300 và 1550 nanometer (nm). Tất cả những bước sóng này đều nằm trong vùng hồng ngoại của phổ tần số, nằm phía dưới vùng ánh sáng nhìn thấy được (từ 400 đến 700 nm). Sự mất mát sẽ giảm đi khi bước sóng tăng lên và cho phép tốc độ dữ liệu cao hơn trên các khoảng cách dài. Hầu hết các ứng dụng cục bộ hiện nay đều sử dụng nguồn sáng đèn LED. Mặc dù việc sử dụng đèn LED không đắt nhưng nó giới hạn tốc độ dữ liệu dưới 100 Mbps và khoảng cách là vài km. Để có thể có tốc độ dữ liệu cao hơn và khoảng cách xa hơn phải sử dụng đèn LED phát ánh sáng có bước sóng 100 nm hoặc nguồn sáng laser. Để có tốc độ dữ liệu cao nhất và khoảng cách truyền xa nhất ta phải dùng nguồn sáng laser có bước sóng 1500 nm Dồn thành phần bước sóng (Wavelength-Division Multiplexing): 29 Tiềm năng của cáp quang sẽ được sử dụng toàn bộ khi nhiều chùm sáng với các tần số khác nhau được truyền trên cùng một sợi cáp. Đây là cách truyền dồn thành phần tần số (FDM) nhưng thường được gọi là dồn thành phần bước sóng (WDM). Ánh sáng truyền trong sợi cáp bao gồm nhiều màu hay nhiều bước sóng, mỗi bước sóng mang các kênh dữ liệu khác nhay. Năm 1997 phòng thí nghiệm Bell đã chứng minh một hệ thống WDM với 100 chùm sáng sẽ hoạt động ở 10 Gbps với tốc độ dữ liệu khoảng 1 tỷ tỷ bit mỗi giây. Hiện nay các hệ thống thương mại với 80 kênh và tốc độ 10 Gbps đã đi vào hoạt động. 2.3. Đường truyền vô tuyến Khi dùng các loại cáp ta gặp một số khó khăn như cơ sở cài đặt cố định, khoảng cách không xa, vì vậy để khắc phục những khuyết điểm trên người ta dùng đường truyền vô tuyến. Đường truyền vô tuyến mang lại những lợi ích sau: - Cung cấp nối kết tạm thời với mạng cáp có sẵn. - Những người liên tục di chuyển vẫn nối kết vào mạng dùng cáp. - Lắp đặt đường truyền vô tuyến ở những nơi địa hình phức tạp không thể đi dây được. - Phù hợp cho những nơi phục vụ nhiều kết nối cùng một lúc cho nhiều khách hàng. Ví dụ như: dùng đường vô tuyến cho phép khách hàng ở sân bay kết vào mạng để duyệt Internet. - Dùng cho những mạng có giới hạn rộng lớn vượt quá khả năng cho phép của cáp đồng và cáp quang. - Dùng làm kết nối dự phòng cho các kết nối hệ thống cáp. Tuy nhiên, đường truyền vô tuyến cũng có một số hạn chế: - Tín hiệu không an toàn. - Dễ bị nghe lén. - Khi có vật cản thì tín hiệu suy yếu rất nhanh. - Băng thông không cao. 30 2.3.1. Sóng vô tuyến (radio). Sóng radio nằm trong phạm vi từ 10 KHz đến 1 GHz, trong miền này ta có rất nhiều dải tần ví dụ như: sóng ngắn, VHF (dùng cho tivi và radio FM), UHF (dùng cho tivi). Tại mỗi quốc gia, nhà nước sẽ quản lý cấp phép sử dụng các băng tần để tránh tình trạng các sóng bị nhiễu. Nhưng có một số băng tần được chỉ định là vùng tự do có nghĩa là chúng ta dùng nhưng không cần đăng ký (vùng này thường có dải tần 2,4 Ghz). Tận dụng lợi điểm này các thiết bị Wireless của các hãng như Cisco, Compex đều dùng ở dải tần này. Tuy nhiên, chúng ta sử dụng tần số không cấp phép sẽ có nguy cơ nhiễu nhiều hơn. 2.3.2. Sóng viba. Truyền thông viba thường có hai dạng: truyền thông trên mặt đất và các nối kết với vệ tinh. Miền tần số của viba mặt đất khoảng 21-23 GHz, các kết nối vệ tinh khoảng 11-14 Mhz. Băng thông từ 1-10 MBps. Sự suy yếu tín hiệu tùy thuộc vào điều kiện thời tiết, công suất và tần số phát. Chúng dễ bị nghe trộm nên thường được mã hóa. 2.3.3. Hồng ngoại. Tất cả mạng vô tuyến hồng ngoại đều hoạt động bằng cách dùng tia hồng ngoại để truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị. Phương pháp này có thể truyền tín hiệu ở tốc độ cao do dải thông cao của tia hồng ngoại. Thông thường mạng hồng ngoại có thể truyền với tốc độ từ 1-10 Mbps. Miền tần số từ 100 Ghz đến 1000 GHz. Có bốn loại mạng hồng ngoại: - Mạng đường ngắm: mạng này chỉ truyền khi máy phát và máy thu có một đường ngắm rõ rệt giữa chúng. - Mạng hồng ngoại tán xạ: kỹ thuật này phát tia truyền dội tường và sàn nhà rồi mới đến máy thu. Diện tích hiệu dụng bị giới hạn ở khoảng 100 feet (35m) và có tín hiệu chậm do hiện tượng dội tín hiệu. - Mạng phản xạ: ở loại mạng hồng ngoại này, máy thu-phát quang đặt gần máy tính sẽ truyền tới một vị trí chung, tại đây tia truyền được đổi hướng đến máy tính thích hợp. - Broadband optical telepoint: loại mạng cục bộ vô tuyến hồng ngoại cung cấp các dịch vụ dải rộng. Mạng vô tuyến này có khả năng xử lý các yêu cầu đa phương tiện chất lượng cao, vốn có thể trùng khớp với các yêu cầu đa phương tiện của mạng cáp. 2.4. Các thiết bị mạng 2.4.1. Card mạng (NIC hay Adapter). Card mạng là thiết bị nối kết giữa máy tính và cáp mạng. Chúng thường giao 31 tiếp với máy tính qua các khe cắm như: ISA, PCI hay USP Phần giao tiếp với cáp mạng thông thường theo các chuẩn như: AUI, BNC, UTP Các chức năng chính của card mạng:  Chuẩn bị dữ liệu đưa lên mạng: trước khi đưa lên mạng, dữ liệu phải được chuyển từ dạng byte, bit sang tín hiệu điện để có thể truyền trên cáp.  Gởi dữ liệu đến máy tính khác.  Kiểm soát luồng dữ liệu giữa máy tính và hệ thống cáp. Địa chỉ MAC (Media Access Control): mỗi card mạng có một địa chỉ riêng dùng để phân biệt card mạng này với card mạng khác trên mạng. Địa chỉ này do IEEE cấp cho các nhà sản xuất card mạng. Từ đó các nhà sản xuất gán cố định địa chỉ này vào chip của mỗi card mạng. Địa chỉ này gồm 6 byte (48 bit), có dạng XXXXXX.XXXXXX, 3 byte đầu là mã số của nhà sản xuất, 3 byte sau là số serial của các card mạng do hãng đó sản xuất. Địa chỉ này được ghi cố định vào ROM nên còn gọi là địa chỉ vật lý. Ví dụ địa chỉ vật lý của một card Intel có dạng như sau: 00A0C90C4B3F. Hình dưới là card mạng RE100TX theo chuẩn Ethernet IEEE 802.3 và IEEE 802.3u. Nó hỗ trợ cả hai băng thông 10Mbps và 100Mbps theo chuẩn 10Base-T và 100Base-TX. Ngoài ra card này còn cung cấp các tính năng như Wake On LAN, Port Trunking, hỗ trợ cơ chế truyền full duplex. Card này cũng hỗ trợ hai cơ chế boot ROM 16 bit (RPL) và 32 bit (PXE). Hình dưới là card FL1000T 10/100/1000Mbps Gigabit Adapter, nó là card mạng theo chuẩn Gigabit dùng đầu nối RJ45 truyền trên môi trường cáp UTP cat 5. Card này cung cấp đường truyền với băng thông lớn và tương thích với card PCI 64 và 32 bit đồng thời nó cũng hỗ trợ cả hai cơ chế truyền full/half duplex trên cả ba loại băng thông 10/100/1000 Mbps. 32 Hình dưới là card mạng không dây WL11A 11Mbps Wireless PCMCIA LAN Card, card này giao tiếp với máy theo chuẩn PCMCIA nên khi sử dụng cho PC chúng ta phải dùng thêm card chuyển đổi từ PCI sang PCMCIA. Card được thiết kế theo chuẩn IEEE802.11b ở dải tần 2.4GHz ISM, dùng cơ chế CSMA/CA để xử lý đụng độ, băng thông của card là 11Mbps, có thể mã hóa 64 và 128 bit. Đặc biệt card này hỗ trợ cả hai kiến trúc kết nối mạng là Infrastructure và AdHoc. 2.4.2 Card mạng dùng cáp điện thoại. Card HP10 10Mbps Phoneline Network Adapter là một card mạng đặc biệt vì nó không dùng cáp đồng trục cũng không dùng cáp UTP mà dùng cáp điện thoại. Một đặc tính quan trọng của card này là truyền số liệu song song với truyền âm thanh trên dây điện thoại. Card này dùng đầu kết nối RJ11 và băng thông 10Mbps, chiều dài cáp có thể dài đến gần 300m. 33 2.4.3 Modem Là thiết bị dùng để nối hai máy tính hay hai thiết bị ở xa thông qua mạng điện thoại. Modem thường có hai loại: internal (là loại được gắn bên trong máy tính giao tiếp qua khe cắm ISA hoặc PCI), external (là loại thiết bị đặt bên ngoài CPU và giao tiếp với CPU thông qua cổng COM theo chuẩn RS-232). Cả hai loại trên đều có cổng giao tiếp RJ11 để nối với dây điện thoại. Chức năng của Modem là chuyển đổi tín hiệu số (digital) thành tín hiệu tương tự (analog) để truyền dữ liệu trên dây điện thoại. Tại đầu nhận, Modem chuyển dữ liệu ngược lại từ dạng tín hiệu tương tự sang tín hiệu số để truyền vào máy tính. Thiết bị này giá tương đối thấp nhưng mang lại hiệu quả rất lớn. Nó giúp nối các mạng LAN ở xa với nhau thành các mạng WAN, giúp người dùng có thể hòa vào mạng nội bộ của công ty một cách dễ dàng dù người đó ở nơi nào. Remote Access Services (RAS): là một dịch vụ mềm trên một máy tính hoặc là một dịch vụ trên thiết bị phần cứng. Nó cho phép dùng Modem để nối kết hai mạng LAN với nhau hoặc một máy tính vào mạng nội bộ. 34 2.4.4 Repeater. Là thiết bị dùng để khuếch đại tín hiệu trên các đoạn cáp dài. Khi truyền dữ liệu trên các đoạn cáp dài tín hiệu điện sẽ yếu đi, nếu chúng ta muốn mở rộng kích thước mạng thì chúng ta dùng thiết bị này để khuếch đại tín hiệu và truyền đi tiếp. Nhưng chúng ta chú ý rằng thiết bị này hoạt động ở lớp vật lý trong mô hình OSI, nó chỉ hiểu tín hiệu điện nên không lọc được dữ liệu ở bất kỳ dạng nào, và mỗi lần khuếch đại các tín hiệu điện yếu sẽ bị sai do đó nếu cứ tiếp tục dùng nhiềuRepeater để khuếch đại và mở rộng kích thước mạng thì dữ liệu sẽ ngày càng sai lệch. 2.4.5 Hub. Là thiết bị giống như Repeater nhưng nhiều port hơn cho phép nhiều máy tính nối tập trung về thiết bị này. Các chức năng giống như Repeater dùng để khuếch đại tín hiệu điện và truyền đến tất cả các port còn lại đồng thời không lọc được dữ liệu. Thông thường Hub hoạt động ở lớp 1 (lớp vật lý). Toàn bộ Hub (hoặc Repeater) được xem là một Collision Domain. Hub gồm có ba loại:  Passive Hub: là thiết bị đấu nối cáp dùng để chuyển tiếp tín hiệu từ đoạn cáp này đến các đoạn cáp khác, không có linh kiện điện tử và nguồn riêng nên không không khuếch đại và xử lý tín hiệu;  Active Hub: là thiết bị đấu nối cáp dùng để chuyển tiếp tín hiệu từ đoạn cáp này đến các đoạn cáp khác với chất lượng cao hơn. Thiết bị này có linh kiện điện tử và nguồn điện riêng nên hoạt động như một repeater có nhiều cổng (port);  Intelligent Hub: là một active hub có thêm các chức năng vượt trội như cho phép quản lý từ các máy tính, chuyển mạch (switching), cho phép tín hiệu điện chuyển đến đúng port cần nhận không chuyển đến các port không liên quan. 35 2.4.6 Bridge (cầu nối). Là thiết bị cho phép nối kết hai nhánh mạng, có chức năng chuyển có chọn lọc các gói tin đến nhánh mạng chứa máy nhận gói tin. Trong Bridge có bảng địa chỉ MAC, bảng địa chỉ này sẽ được dùng để quyết định đường đi của gói tin (cách thức truyền đi của một gói tin sẽ được nói rõ hơn ở trong phần trình bày về thiết bị Switch). Bảng địa chỉ này có thể được khởi tạo tự động hoặc phải cấu hình bằng tay. Bridge hoạt động ở lớp hai (lớp Data link) trong mô hình OSI. Ưu điểm của Bridge là: cho phép mở rộng cùng một mạng logic với nhiều kiểu cáp khác nhau. Chia mạng thành nhiều phân đoạn khác nhau nhằm giảm lưu lượng trên mạng Khuyết điểm: chậm hơn Repeater vì phải xử lý các gói tin, chưa tìm được đường đi tối ưu trong trường hợp có nhiều đường đi. Việc xử lý gói tin dựa trên phần mềm. 2.4.7 Switch Là thiết bị giống như bridge nhưng nhiều port hơn cho phép ghép nối nhiều đoạn mạng với nhau. Switch cũng dựa vào bảng địa chỉ MAC để quyết định 36 gói tin nào đi ra port nào nhằm tránh tình trạng giảm băng thông khi số máy trạm trong mạng tăng lên. Switch cũng hoạt động tại lớp hai trong mô hình OSI. Việc xử lý gói tin dựa trên phần cứng (chip). Khi một gói tin đi đến Switch (hoặc Bridge), Switch (hoặc Bridge) sẽ thực hiện như sau:  Kiểm tra địa chỉ nguồn của gói tin đã có trong bảng MAC chưa, nếu chưa có thì nó sẽ thêm địa chỉ MAC này và port nguồn (nơi gói tin đi vào Switch (hoặc Bridge)) vào trong bảng MAC.  Kiểm tra địa chỉ đích của gói tin đã có trong bảng MAC chưa: Nếu chưa có thì nó sẽ gởi gói tin ra tất cả các port (ngoại trừ port gói tin đi vào). Nếu địa chỉ đích đã có trong bảng MAC: o Nếu port đích trùng với port nguồn thì Switch (hoặc Bridge) sẽ loại bỏ gói tin. o Nếu port đích khác với port nguồn thì gói tin sẽ được gởi ra port đích tương ứng. Chú ý: Địa chỉ nguồn và địa chỉ đích được nói ở trên đều là địa chỉ MAC. Port nguồn là Port mà gói tin đi vào. Port đích là Port mà gói tin đi ra. Do cách hoạt động của Switch (hoặc Bridge) như vậy, nên mỗi Port của Switch là một Collision Domain, và toàn bộ Switch được xem là một Broadcast Domain (khái niệm Collision Domain và Broadcast Domain sẽ được giới thiệu trong chương 5, phần “các công nghệ mạng LAN”). Ngoài các tính năng cơ sở, Switch còn các tính năng mở rộng như sau:  Phương pháp chuyển gói tin (Switching mode): trong thiết bị của Cisco có thể sử 37 dụng một trong ba loại sau: Store and Forward: là tính năng lưu dữ liệu trong bộ đệm trước khi truyền sang các port khác để tránh đụng độ (collision), thông thường tốc độ truyền khoảng 148.800 pps. Với kỹthuật này toàn bộ gói tin phải được nhận đủ trước khi Switch truyền frame này đi do đó độ trễ (latency) lệ thuộc vào chiều dài của frame. Cut Through: Switch sẽ truyền gói tin ngay lập tức một khi nó biết được địa chỉ đích của gói tin. Kỹ thuật này sẽ có độ trễ thấp hơn so với kỹ thuật Store and Forward và độ trễ luôn là con số xác định, bất chấp chiều dài của gói tin. Fragment Free: thì Switch đọc 64 byte đầu tiên và sau đó bắt đầu truyền dữ liệu.  Trunking (MAC Base): ở một số thiết bị Switch, tính năng Trunking được hiểu là tính năng giúp tăng tốc độ truyền giữa hai Switch, nhưng chú ý là hai Switch phải cùng loại. Riêng trong thiết bị Switch của Cisco, Trunking được hiểu là đường truyền dùng để mang thông tin cho các VLAN. VLAN: tạo các mạng ảo, nhằm đảm bảo tính bảo mật khi mở rộng mạng bằng cách nối các Switch với nhau. Mỗi VLAN có thể được xem là một Broadcast Domain, nên khi chia các mạng ảo giúp ta sẽ phân vùng miền broadcast nhằm cải tiến tốc độ và hiệu quả của hệ thống. Nói cách khác, VLAN là một nhóm logic các thiết bị hoặc người sử dụng. Nhóm logic này được chia dựa vào chức năng, ứng dụng, mà không phụ thuộc vào vị trí địa lý. Chỉ có các thiết bị trong cùng VLAN mới liên lạc được với nhau. Nếu muốn các VLAN có thể liên lạc được với nhau thì phải sử dụng Router để liên kết các VLAN lại. 38 Spanning Tree: tạo đường dự phòng, bình thường dữ liệu được truyền trên một cổng mang số thứ tự thấp. Khi mất liên lạc thiết bị tự chuyển sang cổng khác, nhằm đảm bảo mạng hoạt động liên tục. Spanning Tree thực chất là hạn chế các đường dư thừa trên mạng. Hình dưới là Switch Compex SRX2216 được thiết kế theo chuẩn IEEE 802.3, IEEE802.3u, Switch này thường dùng trong các giải pháp mạng vừa và nhỏ. Thiết bị này hỗ trợ 16 port RJ45 tốc độ 10/100Mbps, 12K MAC Address, 2K bộ đệm (buffer). Ngoài ra thiết bị này còn có những tính năng như: Store and Forward, Spanning Tree, Port Trunking, Virtual LAN giúp chúng ta mở rộng mạng mà không sợ xảy ra đụng độ (collision). 2.4.8 Wireless Access Point. Wireless Access Point là thiết bị kết nối mạng không dây được thiết kế theo chuẩn IEEE802.11b, cho phép nối LAN to LAN, dùng cơ chế CSMA/CA để giải quyết tranh chấp, dùng cả hai kiến trúc kết nối mạng là Infrastructure và AdHoc, mã hóa theo 64/128 Bit. Nó còn hỗ trợ tốc độ truyền không dây lên 11Mbps trên băng tần 2,4GHz ISM dùng công nghệ radio DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) 39 2.4.9 Router. Là thiết bị dùng nối kết các mạng logic với nhau, kiểm soát và lọc các gói tin nên hạn chế được lưu lượng trên các mạng logic (thông qua cơ chế Access- list). Các Router dùng bảng định tuyến (Routing table) để lưu trữ thông tin về mạng dùng trong trường hợp tìm đường đi tối ưu cho các gói tin. Bảng định tuyến chứa các thông tin về đường đi, thông tin về ước lượng thời gian, khoảng cách Bảng này có thể cấu hình tĩnh hay tự động. Router hiểu được địa chỉ logic IP nên thông thường Router hoạt động ở lớp mạng (network) hoặc cao hơn. Người ta cũng có thể thực hiện firewall ở mức độ đơn giản trên Router thông qua tính năng Access-list (tạo một danh sách truy cập hợp lệ), thực hiện việc ánh xạ địa chỉ thông qua tính năng NAT (chuyển đổi địa chỉ). Khi một gói tin đến Router, Router sẽ thực hiện các việc kiểm tra địa chỉ IP đích của gói tin:  Nếu địa chỉ mạng của IP đích này có trong bảng định tuyến của Router, Router sẽ gởi ra port tương ứng.  Nếu địa chỉ mạng của IP đích này không có trong bảng định tuyến, Router sẽ kiểm tra xem trong bảng định tuyến của mình có khai báo Default Gateway hay không: Nếu có khai báo Default Gateway thì gói tin sẽ được Router đưa đến Default Gateway tương ứng. Nếu không có khai báo Default Gateway thì gói tin sẽ bị loại bỏ. Chú ý: địa chỉ được xét ở đây là địa chỉ IP. Do cách hoạt động của Router như đã trình bày, nên mỗi port của Router là một Broadcast Domain. 40 2.4.10 Thiết bị mở rộng - Gateway – Proxy: Là thiết bị trung gian dùng để nối kết mạng nội bộ bên trong và mạng bên ngoài. Nó có chức năng kiểm soát tất cả các luồng dữ liệu đi ra và vào mạng nhằm ngăn chặn hacker tấn công. Gateway cũng hỗ trợ chuyển đổi giữa các giao thức khác nhau, các chuẩn dữ liệu khác nhau (ví dụ IP/IPX). Proxy giống như một firewall (bức tường lửa), nâng cao khả năng bảo mật giữa mạng nội bộ bên trong và mạng bên ngoài. Proxy cho phép thiết lập các danh sách được phép truy cập vào mạng nội bộ bên trong, cũng như danh sách các ứng dụng mà mạng nội bộ bên trong có thể truy cập ra mạng bên ngoài. Ngoài ra Proxy còn là máy đại điện cho các máy trạm bên trong mạng nội bộ truy cập ra Internet, đây là chức năng quan trọng nhất của Proxy.