CƠ SỞ Lí THUYẾT

1.1 MẠNG MÁY TÍNH

1.1.1 Lịch sử mạng mỏy tớnh

Từ đầu những năm 70, cỏc mỏy tớnh đó được nối với nhau trực tiếp để tạo thành một mạng nhằm phõn tỏn tải của hệ thống và tăng độ tin cậy. Cũng trong những năm này, bắt đầu xuất hiện khỏi niệm mạng truyền thụng (communication network), trong đú cỏc thành phần chớnh của nú là cỏc nỳt mạng, được gọi là các bộ chuyển mạch (Switching unit) dùng để hướng thông tin tới đớch của nú. Vỡ thế thường người ta không phân biệt khái niệm mạng máy tính và mạng truyền thụng.

Hỡnh 1 - 1: Một mạng truyền thụng.

Việc cỏc mỏy tớnh được nối với nhau nhằm làm cho tài nguyên có giá trị cao nên khả dụng đối với bất kỳ người sử dụng nào trên mạng và tăng độ tin cậy của hệ thống nhờ khả năng thay thế khi xảy ra sự cố đối với một mỏy tớnh nào đú (rất quan trọng đối với cỏc ứng dụng thời gian thực).

1.1.2 Cơ sở của mạng máy tính.

Mạng mỏy tớnh là một tập hợp cỏc mỏy tớnh được nối với nhau bởi các đường truyền theo một kiến trúc nào đó. Như vậy có hai khái niệm cần hiểu trong định nghĩa trờn, đú là đường truyền lý và kiến trỳc của một mạng mỏy tớnh.

1.1.2.1 Đường truyền

Đường truyền lý dựng để chuyển cỏc tớn hiệu điện giữa cỏc mỏy tớnh. Cỏc tớn hiệu đú (đều thuộc một dạng súng điện từ nào đú, trải từ cỏc tần số vô tuyến tới sóng cực ngắn và tia hồng ngoại) biểu diễn các giá trị dữ liệu dưới dạng xung nhị phân. Tuỳ theo tần số của sóng điện từ, cú thể dựng cỏc đường truyền khác nhau để truyền cỏc tớn hiệu.

Thông thường người ta hay phân loại đường truyền theo hai loại:

+ Đường truyền hữu tuyến: Các thiết bị trong mạng được nối với nhau bằng dây cáp mạng

+ Đường truyền vô tuyến: Các thiết bị mạng truyền tín hiệu với nhau thông qua sóng vô tuyến với các thiết bị điều chế và giải điều chế.

1.1.2.2 Kiến trỳc mạng

Kiến trúc mạng (network architecture) thể hiện cách nối các máy tính với nhau và tập hợp các qui tắc, qui ước mà tất cả các thực thể tham gia truyền thông trên mạng phải tuân theo. Cách nối các máy tính được gọi là topo của mạng, cũn tập hợp cỏc qui tắc, qui ước truyền thông được gọi là giao thức.

Topo mạng:

Cú 2 kiểu nối mạng chủ yếu là: điểm - điểm (point - to - point) và quảng bỏ ( broadcast, hay cũn gọi là điểm - đa điểm: point - to - multIPoint).

Theo kiểu điểm - điểm, cỏc đường truyền nối từng cặp nút với nhau và mỗi nỳt đều có trách nhiệm lưu trữ tạm thời sau đú chuyển tiếp dữ liệu đi cho tới đớch. Hỡnh 1 3 là một số dạng topo của mạng điểm - điểm.

Kiến trúc BUS

Kiến trúc Ring

Kiến trúc Start

Hỡnh 1- 2: Một số topo mạng kiểu điểm - điểm

Theo kiểu quảng bỏ, cỏc nỳt chung một đường truyền vật lý. Dữ liệu gửi đi từ một nỳt nào đú cú thể được tiếp nhận bởi tất cả các nút cũn lại, bởi vậy cần chỉ ra địa chỉ đớch để mỗi nỳt căn cứ vào đú kiểm tra xem cú phải dữ liệu dành cho mỡnh hay khụng.

Hỡnh 1-3: Một số topo mạng kiểu quảng bỏ

Trong topo dạng bus và ring cần có một cơ chế "trọng tài" để giải quyết xung đột khi nhiều nỳt muốn truyền tin cựng một lỳc. Việc cấp phỏt đường truyền có thể là tĩnh hoặc động. Cấp phát " tĩnh" thường dùng cơ chế quay vũng (round robin) để phõn chia đường truyền theo các khoảng thời gian định trước. Cấp phát "động" là cấp phỏt theo yờu cầu để hạn chế thời gian "chết" vụ ớch của đường truyền.

Giao thức mạng:

Việc trao đổi thụng tin, dự đơn giản nhất, cũng phải tuân theo những qui tắc nhất định. Cụ thể là cần có những qui tắc, qui ước về nhiều mặt, từ khuôn dạng (cú pháp, ngữ nghĩa .) của dữ liệu cho đến các thủ tục gửi , nhận dữ liệu, kiểm soát hiệu quả và chất lượng đường truyền đồng thời phải xử lý cỏc lỗi và sự cố. Tập hợp tất cả những qui tắc, qui ước đú được gọi là giao thức (protocol) của mạng.

Kiến trỳc phõn tầng:

Hầu hết cỏc mạng mỏy tớnh đều được phân tích, thiết kế theo quan điểm phõn tầng (layering). Mỗi hệ thống thành phần của mạng được xem như là một cấu trỳc đa tầng, mỗi tầng được xây trên tầng trước nó. Số lượng các tầng cũng như tên và chức năng của mỗi tầng phụ thuộc vào người thiết kế. Trong hầu hết các mạng, mục đớch của mỗi tầng là cung cấp một số dịch vụ nhất định cho tầng cao hơn. Hỡnh dưới 5 minh hoạ một kiến trỳc phõn tầng tổng quỏt, với giả thiết A và B là hai hệ thống (mỏy tớnh) thành phần của mạng được nối với nhau.

Hỡnh 1 - 4: Kiến trỳc phõn tầng tổng quỏt.

Lớp ứng dụng (application)

Lớp thể hiện (presentation)

Lớp phiên (session)

Lớp chuyển vận (transport)

Lớp mạng (network)

Lớp liên kết dữ liệu (data link)

Lớp vật lý (physical link)

Nguyờn tắc của kiến trỳc mạng phần tầng là: mỗi hệ thống trong một mạng đều có cấu trúc tầng (số lượng tầng, chức năng của mỗi tầng là như nhau). Sau khi đó xỏc định số lượng tầng và chức năng mỗi tầng thỡ cụng việc quan trọng tiếp theo là định nghĩa giao diện giữa 2 tầng kề nhau và giao thức giữa 2 tầng đồng mức ở 2 hệ thống nối kết với nhau. Trong thực tế, dữ liệu khụng được truyền trực tiếp từ tầng thứ i của hệ thống này sang tầng thứ i của hệ thống khác (trừ tầng thấp nhất trực tiếp sử dụng đường truyền vật lý để truyền cỏc xõu bit (0,1) từ hệ thống này sang hệ thống khỏc). Ở đây quy ước dữ liệu ở bên hệ thống gửi được truyền sang hệ thống nhận bằng đường truyền vật lý và cứ thế đi ngược lên các tầng trên. Giữa hai hệ thống kết nối với nhau chỉ có ở tầng thấp nhất mới có liên kết vật lý, cũn cỏc tầng cao hơn chỉ là liên kết logic (hay liên kết ảo) được đưa vào để hỡnh thức hoỏ cỏc hoạt động của mạng, thuận tiền cho việc thiết kế và cài đặt cỏc phần mề