Bài giảng Mạng máy tính - Chương 3: Các loại mô hình mạng

Các loại mô hình mạng Biên soạn: Nguyễn Quốc SửTopologyLà hình trạng liên kết máy tính và các thiết bị mạng.Topology vật lý: là các dạng hình học khi liên kết các máy và thiết bị.Topology luận lý(logic): là cách thức hoạt động của các thiết bị, máy tính khi sử dụng hình dạng mạng đó.Trên thực tế rất ít khi bố trí được máy móc, thiết bị đúng chuẩn như hình vẽ.Các loại Topology cơ bảnBUSSTARRINGMESHBUS-STAR(TREE)STAR-RINGMạng BUSSơ đồ kết nối BUS102 Lũy Bán Bích, P. Tân Thới Hòa, Q. Tân Phú – TP.HCM4/30Mạng BUSTín hiệu đi trong mạng BusWorkstation 1 gởi cho Workstation 5102 Lũy Bán Bích, P. Tân Thới Hòa, Q. Tân Phú – TP.HCM5/30Mạng BUSTín hiệu đi trong mạng Bus - trường hợp có sự cốWorkstation 1 gởi cho Workstation 5, tín hiệu khi đến đoạn bị đứt sẽ đi không được, và gây nghẽn mạchMạng BUSKết nối đơn giản và phổ biến Dùng một sợi cáp kết nối trực tiếp tới tất cả các máy tính trong mạngƯu điểm: giá thành rẻ, dễ lắp đặt, có khả năng mở rộngKhuyết điểm: khi lỗi xảy ra rất khó phát hiện (khi cáp mạng, đầu nối bị sự cố)Mạng BUSKỹ thuật CSMA/CDWorkstation 1 gởi đến workstation 5Workstation 3 gởi đến workstation 4Mạng BUSKỹ thuật CSMA/CDHost muốn gởi dữ liệu.Tín hiệu trên đường truyền ?Chuẩn bị frame để gởi.Gởi Frame đi.Kiểm tra collision ?Tiếp tục gởi frame.Đã gởi xong dữ liệu ?Kết thúc gởi dữ liệu.Phát sinh tín hiệu tắt nghẽn (JAM)Số lần đã gởi tăng lên 1Số lần đã gởi quá lớn ?Hủy bỏ việc truyền dữ liệuDùng thuật toán backoff để tính toán thời gian chờ (t ms)Chờ t ms, sau đó gởi lạiMạng hình Vòng(Ring)Được phát triển bởi IBM những năm 80.Rất thông dụng vào đầunhững năm 90 cho văn phòng, trường học,Mỗi thiết bị kết nốivới 2 thiết bị lân cận.Sử dụng các kỹ thuật truyền: Token Ring,FDDI, SONET.Mạng sẽ bị chậm hoặc gián đoạnkhi có sự cố tại nút mạng hoặc trên dây Ring.Kỹ thuật Token RingTất cả các gói tin truyền thông qua mạng theo cùng chiều kim đồng hồ hoặc ngược lại.Một frame(packet) đến một thiết bị kế tiếp theo thứ tự trong mạng Vòng.Thiết bị sẽ kiểm tra tin nhắn trong frame chứa địa chỉ để xác định có phải gởi cho nó không.Nếu không thiết bị sẽ xóa gói tin đó đi. Nếu gói tin trống được gọi là Token FrameThiết bị sẽ giữ Token Frame khi muốn truyền tín hiệu. Nó sẽ chèn gói tin vào Token Frame và sau đó gởi trở lại mạng Ring.Nếu không thiết bị sẽ trả lại Token Frame cho thiết bị kế tiếp trong mạng theo thứ tự.Các bước trên cứ luân chuyển trong mạng. Kỹ thuật Token Ring(tt)Minh họa truyền dữ liệu từ Workstation 2 đến máy Workstation 5 trong mạng Ring102 Lũy Bán Bích, P. Tân Thới Hòa, Q. Tân Phú – TP.HCM12/30Tín hiệu đi trong mạng vòng (Ring) - khi có sự cốĐặc điểm mạng VòngKỹ thuật mạng Vòng được dùng rộng rãi trong những năm 90 đến khi Ethernet chiếm ưu thế.Mạng Token Ring chuẩn tốc độ: 16Mb/sMạng Token Ring tốc độ cao(High Speed Token Ring) tốc độ 100Mb/s gần bằng Ethernet nhưng không còn hấp dẫn các nhà đầu tư.Ưu điểm:Không cần quan tâm đến định tuyếnKhông sợ bị nghẽn đường truyềnTiết kiệm dây dẫnNhược điểm:Dễ bị sự cố cho cả hệ thống nếu 1 máy bị đứt kết nốiMạng hình Sao(STAR)Hầu hết mạng gia đình đều sửdụng mạng hình Sao.Đặc điểm của mạng hình Saolà có một điểm trung tâmgọi là nút kết nối(Hub Node)có thể là HUB, SWITCH,ROUTER.Các thiết bị trong mạng Sao liên kết bằng cáp xoắn cặp UTP(Unshielded Twisted Pair).Mạng hình Sao(STAR(tt))Minh họa truyền dữ liệu từ Workstation 2 đến máy Workstation 5102 Lũy Bán Bích, P. Tân Thới Hòa, Q. Tân Phú – TP.HCM16/30Mạng hình Sao(STAR(tt))Minh họa nếu 1 đoạn mạng bị hỏng không làm ảnh hưởng máy khácĐặc điểm mạng hình SaoMạng hình Sao hoạt động với các mức tốc độ thông dụng 10/100/1000Mb/s(Ethernet).Được các nhà đầu tư chọn dùng nhiều nhất hiện nay.Ưu điểm:Nguyên lý hoạt động đơn giản, dễ phát hiện thiết bị hư hỏng và sữa chữa.Khi một máy bị đứt kết nối không ảnh hưởng đến mạng.Nhược điểm:Thiết bị trung tâm(Hub Node) bị hư hỏng sẽ làm sụp đổ cả mạng.Tốn kém nhiều dây dẫn. Cần phải định tuyến gói tin.Số lượng máy càng nhiều hiệu suất mạng càng giảmMạng hình Lưới(MESH)Từng cặp máy tính được kết nối trực tiếp với nhau tạo thành một lưới mạng102 Lũy Bán Bích, P. Tân Thới Hòa, Q. Tân Phú – TP.HCM19/30 Mô hình kết hợp star-busMô hình kết hợp kiến trúc mạng sao và kiến trúc mạng bus102 Lũy Bán Bích, P. Tân Thới Hòa, Q. Tân Phú – TP.HCM20/30Mô hình kết hợp Star-RingMô hình kết nối 102 Lũy Bán Bích, P. Tân Thới Hòa, Q. Tân Phú – TP.HCM21/30EthernetĐược phát triển bởi Xerox, Digital, Intel vào đầu thập niên 1970Tốc độ ban đầu 2,94 Mbps sau đó phát triển lên tốc độ 10MbpsThường có cấu hình star hoặc busSử dụng kỹ thuật IEEE 802.3Tốc độ truyền 10-100-1000MbpsSử dụng cáp : thin cable (thinknet), thick cable (thicknet), UTP, STP, FTP. EthernetTên của chuẩn Ethernet thể hiện 3 đặc điểm:Con số đầu tiên thể hiện tốc độ truyền tối đaTừ tiếp theo thể hiện tín hiệu dải tần cơ sở được sử dụng có cần phải thực hiện điều chế hay không ? (Base hoặc Broad)Các ký tự còn lại thể hiện loại cáp được sử dụngVí dụ: Chuẩn 10Base2Tốc độ truyền tối đa là 10MbpsSử dụng tín hiệu BasebandSử dụng cáp ThinnetEthernetCác loại Ethernet băng tầng cơ sở10Base2: tốc độ 10, chiều dài cáp nhỏ hơn 200 m, dùng cáp thinnet (cáp đồng trục mảnh)10Base5: tốc độ 10, chiều dài cáp nhỏ hơn 500 m, dùng cáp thicknet (cáp đồng trục dày)10BaseT: tốc độ 10, dùng cáp xoắn đôi (Twisted-Pair)Ethernet10BaseFL: tốc độ 10, dùng cáp quang (Fiber optic)100BaseT: tốc độ 100, dùng cáp xoắn đôi (Twisted-Pair)100BaseX: tốc độ 100, dùng cho multiple media type100VG-AnyLAN: tốc độ 100, dùng voice grade.FDDI(Fiber Distributed Data Interconnection)Fiber Distributed Data Interconnection (FDDI) là công nghệ mạng vòng tín bài (token) truyền dữ liệu tốc độ cao 100Mbps, có thể đạt tốc độ 1GbpsDùng cáp quang để kết nối hai vòng ring102 Lũy Bán Bích, P. Tân Thới Hòa, Q. Tân Phú – TP.HCM26/30Nguyên lí hoạt động của FDDICách hoạt động bình thường:102 Lũy Bán Bích, P. Tân Thới Hòa, Q. Tân Phú – TP.HCM27/30Thẻ bài được luân chuyển trên cả vòngMáy muốn truyền dữ liệu thì phải giữ được thẻ bài.Bình thường, thẻ bài chỉ hoạt động trên một vòng.Nguyên lí hoạt động của FDDI102 Lũy Bán Bích, P. Tân Thới Hòa, Q. Tân Phú – TP.HCM28/30 Cách hoạt động khi có sự cố:Khi có sự cố (đứt cáp trên cả 2 vòng), thiết bị đấu nối sẽ tự phát hiện sự cố và sẽ ghép 2 vòng thành 1 vòng kín. Vì vậy, tín hiệu sẽ hoàn toàn không đi qua đoạn mạng bị sự cốTổng kếtTopology là mô hình liên kết của các thiết bị mạng gồm dạng vật lý và luận lý.Topo vật lý: là dạng hình học liên kết của các thiết bị mạng bằng cáp, sóng,Topo luận lý là nguyên lý truyền thông trong từng loại mạng.Dạng hình học chỉ là lý thuyết, còn thực tế hiếm khi sắp xếp các máy đúng như những hình dạng đã học.