Xem mẫu
- 329
- Switch cũng là 1 thiết bị lớp 2 và được xem là Bridge đa port. Switch có thể
quyết định chuyển 1 gói dựa trên địa chỉ MAC được ghi trong gói đó. Switch
học địa chỉ MAC của các thiết bị kết nối trên từng port của nó và xây dựng
thành bảng chuyển mạch
-Khi hai thiết bị kết nối vào Switch thực hiện trao đổi với nhau, Switch sẽ thiết
lập một mạch ảo cung cấp một đường liên lạc riêng giữa hai thiết bị này. Switch
có khả năng phân đoạn mạng cực nhỏ, nghĩa là tạo ra môi trường ko đụng độ
giữa nguồn và đích,nhờ đó tối đa hoá lượng băng thông khả dụng. Switch có thể
tạo nhiều mạch ảo đồng thời giữa các cặp thiết bị khác nhau. Hình ảnh này
tương tự như đường cao tốc có thể chia thành nhiều làn đường và mỗi xe có
riêng một làn đường cho mình.
Hình 4.1.1.b Kết nối user bằng Switch.Có bao nhiêu thiết bị kết nối vào Switch
thf Switch có thể tạo ra bấy nhiêu mạch ảo cho từng thiết bị. Điều này giống
như hình minh hoạ về đường cao tốc ở bên trái. Đường cao tốc này có đủ 3 làn
đường dành cho 3 nhánh đổ vào nó,mỗi nhánh một làn đường riêng.
- Khuyết điểm của thiết bị lớp 2 là nó chuyển gói quảng bá cho tất cả các thiết
bị trong mạng kết nối vào nó.Khi số lượng quảng bá quá nhiều sẽ làm cho thời
gian đáp ứng của mạng rất chậm.
- Router là một thiết bị ở lớp 3.Router quyết định chuyển gói dựa trên địa chỉ
mạng của gói dữ liệu.Router sử dụng bảng định tuyến để ghi lại địa chỉ lớp 3
- 330
của các mạng kết nối trực tiếp vào router và các mạng mà router học được từ
các router láng riềng.
- Mục tiêu của router là thực hiện các việc sau:
+ Kiểm tra dữ liệu lớp 3 của gói nhận được
+ Chọn đường tốt nhất cho gói dữ liệu
+ Chuyển mạch gói ra cổng tương ứng
- Router ko bị bắt buộc phải chuyển các gói quảng bá. Do đó router có thể làm
giảm kích thước miền đụng độ và miền quảng bá trong mạng. Router là thiết bị
phân luồng lưu lượng quan trọng nhất trong hệ thống mạng lớn. Chúng giúp
cho bất kỳ máy tính nào cũng có thể thông tin liên lạc với bất kỳ máy tính nào
khác ở bất cứ đâu trên thế giới.
- LAN kết hợp hoạt động của cả hai thiết bị lớp 1 và lớp 2 và lớp 3. Việc triển
khai các thiết bị này như thế nào phụ thuộc vào điều kiện và hoàn cảnh đặc biệt
của từng đơn vị tổ chức.
Hinh 4.1.1.c
4.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động của mạng
- Mạng LAN ngày nay ngày càng trở nên quá tải và tình trạng nghẽn mạch gia
tăng. Thêm vào đó số lượng người dùng mạng tăng lên nhanh chóng cùng với
- 331
nhiều yếu tố khác kết hợp lại tạo thành nhiều thử tháchđối với mạng LAN
truyền thống.
+Môi trường đa nhiệm hiện nay của các hệ điều hành máy tính như Window,
Unix/Linux và MAC cho phép thực hiện đồng thời nhiều phiên giao dịch
mạng.Khả năng này càng tăng lên thì yêu cầu về tài nguyên mạng càng tăng.
+Việc sử dụng các ứng dụng chuyên sâu như World Wide Web chẳng hạn gia
tăng.Các ứng dụng dạng client/server này cho phép người quản trị mạng có thể
tập trung thông tin,dữ liệu lại để dễ bảo trì và bảo vệ dữ liệu.
+Các ứng dụng dạng client/server giải phóng cho các máy trạm gánh nặng của
việc lưu trữ dữ liệu và chi phí trang bị đĩa cứng để lưu trữ. Chính vì những ưu
điểm này mà việc sử dụng các ứng dụng dạng client/server sẽ càng được sử
dụng rộng rãi trong tương lai.
Hình vẽ 4.1.2
+Quá nhiều người trong 1 phân đoạn mạng 10Mbps
+Hầu hết mọi người dùng đều truy cập vào 1 hoặc 2 server
+Các ứng dụng chuyên ngành như tạo màu, CAD/CAM,xử lý ảnh ,và cơ sở
dữ liệu.
- 332
4.1.3. Các thành phần của mạng Ethernet/802.3
- Các cấu trúc thông dụng nhất của LAN là Ethernet. Ethernet được dùng để
truyền dữ liệu giữa 2 thiết bị trong cùng một mạng nội bộ.Những thiết bị này có
thể là máy tính máy in, file server…Tất cả các máy trong cùng một môi trường
Ethernet sẽ truyền và nhận dữ liệu theo phương pháp quảng bá. Một số yếu tố
sau có thể tác động đến hiệu quả hoạt động của mạng Ethernet/802.3 chia sẻ:
+Việc truyền gói trong mạng Ethernet/802.3 là quảng bá
+Phương pháp đa truy cập cảm nhận sóng mạng phát hiện đụng độ CSMA/CD
(carrier sense multiple access/collision detect) chỉ cho phép một máy trạm được
truyền tại một thời điểm.
+Nhiều ứng dụng đa truyền thông có yêu cầu băng thông cao như video và
internet, cộng với tính chất quảng bá của Ethernet sẽ làm cho mạng nghẽn
mạch.
+Thời gian trễ mặc nhiên khi gói di chuyển trên môi trường mạng lớp 1 và đi
qua các thiết bị mạng lớp 1 lớp 2 lớp 3.
+Sử dụng Repeater để mở rộng khoảng cách và đồng thời cũng làm tăng thời
gian trễ của mạng Ethernet/802.3 LAN
Hình 4.1.3.a
- 333
-Ethernet sử dụng CSMA/CD và môi trường truyền chia sẻ có thể truyền dữ
liệu với tốc độ lên đến 100 Mb/s.CSMA/CD là một phương pháp truy cập cho
phép chỉ một máy trạm được truyền dữ liệu tại một thời điểm.Thành công của
Ethernet là cung cấp một dịch vụ truyền tổng lực(best-effort) để truyền dữ liệu
và cho phép mọi thiết bị trong cùng một môi trường chia sẻ có cơ hội truyền dữ
liệu ngang nhau.Tuy nhiên đụng độ là một điều tất yếu trong mạng
Ethernet,CSMA/CD
Hình 4.1.3.b
4.1.4.Mạng bán song công
-Ethernet khởi đầu là một kỹ thuật bán song công.Với chế độ truyền bán song
công ,host chỉ có thể truyền hoặc nhận tại một thời điểm chứ không thể thực
hiện cả hai đồng thời.Mỗi một Ethernet host phải kiểm tra xem có dữ liệu đang
truyền trên mạng hay không trước khi thực hiện phát dữ liệu của mình.Nếu
mạng đang có người sử dụng thì host phải hoãn lại thì cả hai hay nhiều Ethernet
host sẽ có thể truyền dữ liệu cùng một lúc và kết quả là xảy ra đụng độ.Khi
đụng độ xảy ra,host nào phát hiện ra đụng độ đầu tiên sẽ phát ra tín hiệu báo
- 334
nghẽn cho các host khác.Khi nhận được tín hiệu báo nghẽn ,mỗi host sẽ ngừng
việc truyền dữ liệu lại và chờ một thời gian ngẫu nhiên trước khi bắt đầu thực
hiện truyền lại.Khoảng thời gian chờ ngẫu nhiên này do thuật toán back-off(vãn
hồi đụng độ)tính toán.Càng có nhiều host kết nối vào mạng và bắt đầu truyền
dữ liệu thì đụng độ càng nhiều hơn.
-Ethernet LAN ngày càng trở nên bão hoà vì ngwoif dùng sử dụng nhiều phần
mềm chuyên sâu,các ứng dụng client/server… là những loại phần mềm yêu cầu
host phải thực hiện truyền thường xuyên hơn với thời gian lâu hơn.
Hình 4.1.4:Cấu trúc mạch của card mạng
Ta xét card bên trái ,tín hiệu được phát ra chân Tx(transmit) xuống đường
truyền, đồng thời theo mạch hồi tiếp(loopback) đi vào chân Rx(Receive).Tín
hiệu xuống đường truyền và được truyền quảng bá đến mọi máy trạm cùng kết
nối vào môi trường truyền chia sẻ.Do đó chân Rx của card bên trái cũng đồng
thời nhận được tín hiệu của chính nó từ đường truyền lên.Khi đó nó sẽ so sánh
giữa hai tín hiệu,một tín hiệu nhận được từ đường truyền và một tín hiệu đi từ
chân Tx theo mạch hồi tiếp vòng về Rx.Nếu hai tín hiệu giống nhau nghĩa là
bình thường.Nếu có đụng độ xảy ra,tín hiệu nhận được từ đường truyền lên sẽ
bị khác với tín hiệu hồi tiếp từ Tx.Nhờ đó nó phát hiện được đụng độ xảy ra
4.1.5.Sự nghẽn mạch trong mạng
-Kỹ thuật phát triển tạo ra các máy tính ngày càng nhanh hơn và thông minh
hơn.Khả năng của máy trạm và các ứng dụng mạng chuyên sâu ngày càng phát
- 335
triển thì yêu cầu về băng thông của mạng ngày càng tăng.Nhu cầu đã vượt mức
10Mb/s trên mạng chia sẻ Ethernet/802.3
-Ngày nay ,mạng thực hiện truyền rất nhiều các loại dữ liệu như:
+Tập tin hình ảnh lớn
+Hình ảnh
+Hình động(video)
+Ứng dụng đa phương tiện
-Ngoài ra số lượng người dùng trong mạng cũng tăng lên nhanh chóng.Tất cả
các yếu tố trên đã đặt một sức ép rất lớn đối với băng thông 10Mb/s.Khi có quá
nhiều người cùng thực hiện chia sẻ tập tin,truy cập file server và kết nối Internet
thì tình trạng nghẽn mạch sẽ xảy ra.Hậu quả là thời gian đáp ứng của mạng
chậm,thời gian tải tập tin lâu hơn và làm giảm năng suất làm việc của người sử
dụng. Để giải quyết tình trạng nghẽn mạch này,bạn cần phải có nhiều băng
thông hơn hoặc là phải sử dụng lượng băng thông đang có một cách hiệu quả
hơn.
Hình 4.1.5.a.Cán cân phải cân bằng giữa băng thông mạng và nhu cầu của
người dùng cùng với các ứng dụng chạy trên mạng
- 336
Hình 4.1.5.b.Băng thông và các nhu cầu của các ứng dụng khác
4.1.6.Thời gian trễ trên mạng
-Thời gian trễ là khoảng thời gian gói dữ liệu di chuyển từ máy nguồn tới máy
đính.Việc xác định thời gian trễ của đường đi giữa nguồn và đính trong LAN và
WAN là rất quan trọng.Trong mạng Ethernet LAN ,nắm được thời gian trễ và
các tác đọng của nó là rất quan trọng để quyết định thời gian CSMA/CD phát
hiện đụng độ và thoả thuận truyền lại.
-Có ít nhất 3 nguồn gây ra trễ:
- 337
-Đầu tiên là thời gian mà NIC ở máy nguồn phát tín hiệu điện xuống đường dây
và thời gian để NIC ở máy thu nhận biết được các xung điện.Khoảng thời gian
này gọi là khoảng thời gian của NIC,khoảng us đối với 10BASE-T NIC.
-Thứ hai là khoảng thời gian tín hiệu lan truyền trên đường dây.Thời gian này
khoảng 0,556 us trên 100m cáp UTP CAT5.Cáp càng dài và vận tốc truyền
càng chậm thì thời gian trễ này càng lớn.
-Thứ ba là thời gian trễ do các thiết bị mạng lớp 1 lớp 2 lớp 3 dọc trên đường đi
giữa hai máy nguồn và đích.
-Thời gian trễ không phụ thuộc hoàn toàn vào khoảng cách và số lượng thiết bị
mạng.Ví dụ :Nếu 3 Switch giữa 3 máy trạm được cấu hình đúng thì thời gian trễ
giữa hai máy trạm sẽ ít hơn là nếu giữa chúng đặt một Router vì router thực
hiện chức năng phức tạp hơn,cần nhiều thơi gian xử lý hơn.Router phải xử lý
dữ liệu ở lớp 3 chứ không phải dữ liệu ở lớp 2 như Switch
4.1.7.Thời gian truyền của Ethernet 10Base-T
-Tất cả các mạng đều có một thời bit hay còn gọi là một khe thời gian.Nhiều kỹ
thuật LAN như Ethernet chẳng hạn, định nghĩa thời bit là một đơn vị thời gian
để truyền đi một bit. Để cho một thiết bị điện hay quang nhận ra được tín hiệu
là bit 0 hay bit 1 thì phải có một khoảng thời gian tối thiểu là khoảng thời gian
của một bit.
-Thời gian truyền được tính bằng số lượng bit gửi đi nhân với thời bit tương
ứng của kỹ thuật mà bạn đang sử dụng.Hay nói cách khác,thời gian truyền là
khoảng thời gian truyền hết một gói dữ liệu.Do đó gói dữ liệu càng dài thì
khoảng thời gian này càng dài.
-Mỗi một bít trong mạng Ethernet 10Mb/s có thời gian truyền là 100ns. Đây
chính là thời bit.Một byte bằng 8 bit .Do đó,một byte cần tối thiểu 800ns để
truyền hết.Một frame có 64 byte là frame nhỏ nhất hợp lệ của 10Base-T càn
51.200 ns(51,2us) Như vậy ,nếu truyền một frame có 1000 byte thì máy nguồn
cần 800us mới phát xong frame này.Tổng thời gian thực sự để frame đi được tới
máy đích còn phụ thuộc vào nhiều nguồn gây trễ khác trên mạng như:
+thơi gian trễ của NIC
- 338
+Thời gian trễ do lan truyền trên đường cáp
+Thời gian trễ do các thiết bị lớp 1,lớp 2 và lớp 3 dọc trên đường đi
4.1.8. Ích lợi của việc sử dụng Repeater
-Khoảng cách mà một mạng LAN có thể bao phủ bị giới hạn và sự suy hao của
tín hiệu.Khi tín hiệu di chuyển trên mạng nó sẽ bị suy hao do trở kháng của cáp
hay của môi trường truyền làm tiêu hao năng lượng tín hiệu . Ethernet Repeater
là một thiết bị hoạt động ở lớp vật lý,nó khuếch đại và tái tạo lại tín hiệu trong
Ethernet LAN.Khi bạn sử dụng repeater để mở rộng khoảng cách của một
LAN,mạng LAN này có thể bao phủ lênmột phạm vi lớn hơn và có nhiều người
dùng hơn cùng chia sẻ mạng này.Tuy nhiên,việc sử dụng repeater và hub lại tạo
ra một vấn đề về quảng bá và đụng độ làm giảm hiệu quả hoạt động của mạng
LAN có môi trường truyền chia sẻ.
- 339
+Repeater là một thiết bị lớp 1 thực hiện khuếch đại,tái tạo lại tín hiệu và
truyền đi
+Repeater cho phép kéo dài khoảng cách từ đầu cuối -đến -đầu cuối
+Repeater làm tăng kích thước của miền đụng độ và miền quảng bá
Hình:4.1.8.b.Mở rộng môi trường chia sẻ mạng LAN bằng repeater
4.1.9.Truyền song công
-Ethernet song công cho phép truyền một gói dữ liệu đồng thời nhận một gói dữ
liệu khác tại cùng một thời điểm.Việc truyền và nhận song song đồng thời này
yêu cầu sử dụng hai cặp dây khác nhau trong cáp và chuyển mạch kết nối giữa
hai máy.Kết nối này phải được xem như kết nối điểm -nối -điểm và hoàn toàn
không có đụng độ.Vì cả hai node có thể truyền và nhận đồng thời nên không
còn việc thỏa thuận sủ dụng băng thông. Ethernet song công có thể sử dụng cấu
trúc cáp đax có nếu như môi trường truyền thỏa mãn được những tiêu chuẩn
Ethernet tối thiểu.
Để truyền và nhận đồng thời, mỗi node phải kết nối vào một port riêng trên
switch. Kết nối song công có thể sử dụng chuẩn môi trường truyền của
10BASE-T, 100BASE-T hoặc 100BASE-FX để tạo kết nối điiểm-nối-điểm.
NIC trên tất cả thiết kế nối vào mạng phải có khả năng song công.
Ethernet switch song công vận dụng ưu điểm của hai cặp dây riêng rẽ trong cáp
để tạo kết nối trực tiếp giữa chân truyền (Tx) ở một đầu với chân thu (Rx0 ở
đầu kia. Khi hai máy được kết nối như vậy sẽ tạo ra môi trường truyền không
có đụng độ, việc truyền và nhận dữ kiệu được thực hiện trên hai mạc điện của
hai cặp dây riêng biệt trong sơi cáp.
Trong mạng băng thông 10Mb/s trước đây, Ethernet chỉ sử dụng khoảng 50% -
60% lượng băng thông do đụng độ và thời gian trễ. Ethernet song công có thể
sử dụng 100% băng thông trên cả hai chiều, mỗi chiều Tx và Rx bạn có
10Mb/s, tổng cộng là bạn có thông lượng 20Mb/s.
- 340
• Gấp đôi băng thông giữa hai node.
• Truyền không có đụng độ.
• Hai đường 10Mb/s hay 100Mb/s.
4.2. Giíi thiÖu vÒ chuyÓn m¹ch LAN
4.2.1. Ph©n ®o¹n m¹ng LAN
Mét hÖ thèng m¹ng cã thÓ chia thµnh nhiÒu ®¬n vÞ nhá h¬n gäi lµ segmnet.
H×nh 4.2.1. lµ mét vÝ dô vÒ ph©n ®o¹n M¹ng Ethernet. Toµn bé hÖ thèng m¹ng cã
15 m¸y tÝnh, trong ®ã cã 6 server vµ 9 m¸y tr¹m. Mçi segment sö dông ph−¬ng
ph¸p truy cËp CSMA/CD vµ duy tr× l−u l−îng trong segment ®ã. Mçi segment lµ
mét miÒn ®ông ®é riªng.
ViÖc ph©n ®o¹n m¹ng cho phÐp ph¹m vi nghÏn m¹ch ®−îc thu nhá trong
ph¹m vi tõng segment. Khi d÷ liÖu ®−îc truyÒn ®i trong mét segment, c¸c thiÕt bÞ
- 341
trong cïng segment ®ã chia sÎ toµn bé b¨ng th«ng cña segment ®ã. D÷ liÖu ®−îc
truyÒn gi÷a c¸c segment sÏ ®−îc truyÒn lªn ®−êng trôc chÝnh cña m¹ng.
4.2.2. Ph©n ®o¹n cña m¹ng bridge
Bridge lµ mét thiÕt bÞ Líp 2 thùc hiÖn chuyÓn gãi dùa trªn ®Þa chØ MAC. Khi
bridge nhËn frame vµo tõ mét port, bridge sÏ ®äc ®Þa chØ MAC, cña m¸y göi ®Ó
nhËn biÕt ®−îc thiÕt bÞ nµop kÕt nèi víi port ®ã. Tõ ®ã bridge x©y dùng ®−îc b¶ng
chuyÓn m¹ch, trÓn ®ã ¸nh x¹ tõ ®Þa chØ MAC ra port t−¬ng øng. Nh÷ng gãi d÷ liÖu
nµo kh«ng cÇn chuyÓn ra segment th× bridge sÏ chÆn c¸c gãi ®ã l¹i.
MÆc dï ho¹t ®éng cña bridge lµ trong suèt ®èi víi c¸c thiÕt bÞ m¹ng kh¸c
nh−ng thêi gian trÔ v©n t¨ng lªn kho¶ng 10% ®Õn 30% khi sö dông bridge. Thêi
gian trÔ nµy lµ thêi gian ®Ó bridge xö lý vµ quyÕt ®Þnh chuyÓn gãi. Bridge lµ mét
thiÕt bÞ chuyÓn m¹ch d¹ng store –and-forward.
Víi kiÓu chuyÓn m¹ch nµy, bridge ph¶i kiÓm tra ®Þa chØ ®Ých vµ tÝnh to¸n
CRC (Cyclic Redundancy Check) ®Ó kiÓm tra lçi frame råi míi chuyÓn frame ®i.
NÕu port ®Ých ®ang bËn th× bridge cã thÓ t¹m thêi l©u frame cho ®Õn khi port ®Ých
® − îc gi¶i phãng.
- 342
Ph©n ®o¹n m¹ng b»ng bridge gióp gi¶m sè l−îng ng−êi dïng trªn mét
segment.
bridge nhËn frame, gi÷ frame råi chuyÓn frame ®i dùa theo ®Þa chØ Líp 2.
nguon tai.lieu . vn
