LIÊN MẠNG -
INTERNETWORK
1.Khái niệm liên mạng
Khi nhu cầu trao đổi thông
tin và chia sẻ tài nguyên tăng lên đòi hỏi các hoạt động truyền thông cần phải
kết nối nhiều mạng đơn lẻ thành 1 mạng lớn gọi là liên mạng. Ta có thể định
nghĩa liên mạng như sau.
“Liên mạng (internetworking) là một tập các mạng riêng lẻ
được
nối với nhau bởi các thiết bị mạng trung gian, có chức năng như là một mạng đơn. Các mạng thành phần tạo nên liên mạng được
gọi là mạng con (Subnetworks), Các thiết
bị
được nối
đến các mạng
con
được
gọi là hệ thống đầu cuối (End nodes) và những thiết bị nối các mạng con lại với nhau được gọi là các thiết
bị liên kết liên mạng (Intermediate nodes)”
Thuật ngữ
“internetworking” thường
được sử dụng
dưới dạng
rút
gọn
là
“internet”.
Một
cách chung nhất,
internet là một tập hợp các mạng
được nối với nhau.
Khi sủ dụng
“I”
hoa
ở
trước, thì thuật
ngữ
“Internet” là đề cập đến mạng internetwork toàn cầu, bao gồm hàng
triệu
mạng trên thế giới liên kết với nhau và
hoạt động theo chuẩn TCP/IP.
Liên mạng có thể được liên kết bởi LAN to LAN, LAN to WAN và WAN to WAN. Có ba phương pháp liên kết liên mạng phổ biến tương ứng với 3 tầng cuối của mô hình OSI. Phương pháp liên kết tại tầng
vật lý, cùng cấu trúc và phương
thức trao đổi thông tin. Bộ lặp
Repeater hoạt động tại tầng vật lý, là thiết bị được sử dụng để mở rộng chiều dài của một mạng LAN. Phương
pháp liên kết tại tầng liên kết dữ liệu (Datalink), có cấu trúc khác nhau và phương thức trao đổi thông
tin khác nhau. Cầu (Bridge)
và các bộ chuyển mạch (Switched) tầng 2 hoạt động tại tầng liên
kết dữ liệu. Những thiết bị này hỗ trợ cho các giao thức tầng vật lý khác nhau và có thể liên kết giữa
các
mạng LAN có cấu trúc khác nhau.
Phương
pháp liên kết
sử
dụng tầng
mạng (Network Layer) hay tầng Internet (Internet
Layer) cho các mạng khác nhau về phần cứng, khác nhau
về phần mền, khác nhau về giao thức và thường cung cấp những chừc năng và ứng dụng khác nhau. Thiết bị liên kết liên mạng trợ giúp cho các giao thức mạng như IP, IPX, Apple Talk.
Việc nối kết được thực hiện bởi việc định dạng gói tin từ một mạng đến một mạng khác bởi thông tin
điều khiển tầng mạng như địa chỉ nguồn, địa chỉ đích. Thực hiện chuyển đổi giao thức mạng (Network Protocol Translation). Một thiết bị cung cấp các liên kết tại tầng mạng được gọi là một
bộ định tuyến (Router).
Chức năng chủ yếu của một Router là liên kết các mạng khác nhau về vật lý và chuyển đổi các gói tin từ một mạng này sang một mạng khác, quyết định đường đi của các gói tin đến node đích.
Các lợi ích của kết nối liên mạng có thể chỉ ra bao gồm:
· Giảm lưu
thông trên mạng: các gói tin thường được lưu chuyển trên các mạng con và các
gói tin lưu thông trên liên mạng khi các mạng con liên lạc với nhau.
· Tối ưu hóa
hiệu năng: giảm lưu thông trên mạng là tối ưu hiệu năng của mạng, tuy nhiên máy
chủ sẽ phải tăng tải khi nó sử dụng như 1 Router.
· Đơn giản
hóa việc quản trị mạng: có thể xác định các sự cố kỹ thuật và cô lập mạng dễ
dàng hơn trong một mạng có quy mô nhỏ, thường là trong 1 mạng cục bộ.
· Hiệu quả
hơn so với mạng WAN: có phạm vi hoạt động lớn, chi phí giảm, hiệu năng liên mạng
tăng và độ phức tạp của việc quản lý nhỏ hơn
2. Khái niệm mạng LAN, WAN và MAN
2.1 Khái niệm mạng LAN
Mạng cục bộ LAN: kết nối các máy tính đơn lẻ thành mạng nội bộ, tạo khả năng trao đổi
thông tin và chia sẻ tài nguyên trong cơ quan, xí nhiệp... Có hai loại mạng LAN khác nhau: LAN nối
dây (sử dụng các loại cáp) và LAN không dây (sử dụng sóng cao tần hay tia hồng ngoại). Đặc
trưng cơ bản của mạng cục bộ:
·
Quy mô của mạng nhỏ, phạm vi hoạt động vào khoảng vài km. Các máy trong một tòa nhà, một
cơ quan hay xí nghiệp.. nối lại với nhau. Quản trị
và bảo dưỡng mạng đơn giản.
· Công nghệ truyền dẫn sử dụng trong mạng LAN thường là quảng bá (Broadcast), bao gồm
một
cáp đơn nối tất cả các máy. Tốc độ truyền dữ liệu cao, từ 10 tới 100 Mbps đến hàng trăm Gbps, thời
gian trễ nhỏ (cỡ 10 micro s), độ tin cậy cao, tỷ
số lỗi bit từ 10-8 đến 10-11.
· Cấu trúc tôpô của mạng đa
dạng. Ví dụ Mạng hình BUS, hình vòng (Ring), hình sao (Star)
và các loại mạng
kết hợp, lai ghép.....
·
Mạng hình BUS hoạt động theo kiểu
quảng
bá
(Broadcast).
Tất cả các node
truy
nhập
chung trên một
đường truyền vật lý có đầu và cuối (BUS). Chuẩn IEEE 802.3 được gọi là Ethernet, là một mạng hình BUS quảng bá với cơ chế điều khiển quảng bá động phân tán, trao đổi
thông tin với tốc độ 10 Mbps hoặc 100 Mbps.
Phương thức truy nhập đường truyền được sử dụng trong mạng hình BUS hoặc TOKEN
BUS, hoặc đa truy
nhập sử dụng sóng mang với việc phát hiện xung đột thông tin trên đường truyền CSMA/CD
(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection).
· Mạng hình vòng (RING) là
mạng quảng bá (Broadcast), tất cả các node cùng truy nhập chung
trên một đường truyền vật lý. Tín hiệu được lưu chuyển trên vòng theo một chiều duy nhất, theo
liên kết điểm - điểm. Dữ liệu được chuyển một cách tuần tự từng bit quanh vòng, qua các bộ chuyển tiếp. Bộ chuyển tiếp có ba chức năng: chèn, nhận và hủy bỏ thông tin. Các bộ chuyển tiếp
sẽ kiểm tra địa chỉ đích trong các gói dữ
liệu khi đi qua nó.
· Mạng hình sao (Star) các trạm kết nối với một thiết bị trung tâm có chức năng điều khiển
toàn bộ hoạt động của mạng. Dữ liệu được truyền theo các liên kết điểm - điểm. Thiết bị trung tâm
có thể là một bộ chuyển mạch, một
bộ chọn đường hoặc đơn giản là một HUB.
· Mạng LAN hồng ngoại
(Infrared) sử dụng sóng hồng ngoại để truyền dữ liệu.
Phạm vi hoạt động của mạng bị hạn chế trong một phòng, vì tín hiệu hồng ngoại không đi xuyên qua tường. Có hai phương pháp kết nối điểm- điểm và kết nối quảng bá. Các mạng điểm - điểm hoạt động
bằng cách chuyển tiếp các tín hiệu hồng ngoại từ một thiết bị tới thiết bị kế tiếp. Tốc độ dữ
liệu đạt khoảng 100Kb/s đến 16Mb/s. Các mạng quảng bá hồng ngoại có tốc độ truyền dữ liệu thực tế chỉ đạt dưới 1Mb/s.
·
Mạng LAN trải phổ (Spread spectrum) Sử dụng kỹ thuật trải phổ, thường dùng trong công
nghiệp và y tế.
·
Mạng
LAN vi ba băng hẹp: Hoạt
động với tần số vi ba nhưng không trải phổ. Có hai
dạng
truyền thống: vi ba mặt đất và vệ
tinh. Các hệ thống vi ba
mặt đất thường
hoạt động ở
băng tần 4-6 GHz và 21- 23 GHz, tốc độ truyền dữ liệu khoảng vài chục Mbps.
2.2 Khái niệm mạng MAN
Mạng đô thị MAN
hoạt động theo kiểu quảng bá,
LAN to LAN. Mạng cung cấp các dịch vụ thoại
và phi thoại và truyền hình cáp. Trong một mạng MAN, có thể sử dụng một hoặc hai đường truyền
vật
lý
và
không
chứa
thực
thể
chuyển
mạch. Dựa trên tiêu chuẩn
DQDB
(Distributed Queue Dual Bus - IEEE 802.6) quy định 2 cáp đơn kết nối tất cả các máy tính lại với nhau, các máy bên trái liên lạc với các máy bên phải thông tin vận chuyển trên đường BUS trên. Các máy bên trái liên lạc với các máy bên phải, thông tin đi theo đường
BUS dưới.
2.3 Khái niệm mạng WAN
Đặc trưng cơ
bản của một mạng WAN:
· Hoạt động trên
phạm vi một quốc gia hoặc trên toàn cầu.
·
Tốc độ truyền dữ liệu thấp so với mạng cục bộ.
·
Lỗi truyền cao.
Một số mạng diện rộng điển hình
·
Mạng tích số hợp đa dịch vụ ISDN (Integrated Services
Digital Network)
·
Mạng X25 và chuyển mạch
khung Frame Relay
·
Phương thức
truyền không đồng bộ ATM
(Asynchronous Transfer
Mode)
·
Mạng hội
tụ - mạng thế hệ sau NGN (Next Generation Network)
3. Các phương thức kết nối liên mạng
Một trong những chức năng chủ yếu của các thiết bị kết nối
liên mạng là chức năng định tuyến (routing). Có 3 phương pháp kết nối liên mạng
cơ bản
· Kết nối các mạng LAN thuần nhất tại tầng vật
lý tạo ra liên mạng có phạm vi hoạt động rộng và tăng số lượng các node trên mạng,
giảm bớt lưu lượng trên mỗi mạng con, hạn chế tắc nghẽn và đụng độ thông tin, các
mạng con hoạt động hiệu quả hơn. Người ta sử dụng HUB để kết nối.
HUB có các đặc điểm như sau:
o
Là thiết bị hoạt động ở tầng vật lý của mô hình OSI
o
Hoạt động dựa trên nguyên tắc khi tín hiệu tới 1 cổng
của HUB nó sẽ được lặp, gửi tới tất cả các cổng kết nối còn lại của HUB đó.
Phân loại HUB chia thành 3 loại
o
Passive Hub: không xử lý tín hiệu, chức năng duy nhất
là tổ hợp các tín hiệu từ cáp mạng. Khoảng các tối đa từ Hub tới node mạng
<=1/2 khoảng cách tối đa cho phép giữa 2 node mạng.
o
Active Hub: có thành phần khuyếch đại và xử lý tín hiệu,
làm tốt tín hiệu. Khoảng cách kết nối giữa các node mạng được tăng lên. Active
Hub thường được sử dụng trong mô hình mạng Token Ring.
o
Inteligent Hub: là 1 dạng Active Hub nhưng có bộ nhớ
và bộ xử lý, thành phần tìm lỗi, cho phép điều khiển hoạt động thông qua phần mềm,
hỗ trợ tìm đường.
· Kết nối các mạng LAN không thuần nhất tại tầng
2 (Data Link) tạo ra 1 liên mạng bao gồm 1 số mạng LAN cục bộ kết nối với nhau
bằng các bộ chuyển mạch đến các máy chủ cô lập với tốc độ cao. Dạng kết nối này
sử dụng các bộ chuyển mạch Switch. Một số đặc điểm của Switch
o
Là thiết bị hoạt động ở tầng 2 của mô hình OSI
o
Có khả năng kết nối nhiều node mạng với nhau.
o
Chức năng chính là chuyển các khung dữ liệu từ nguồn tới
đích và xây dựng bảng Switch (bảng chứa thông tin về mạng mà switch học được từ
các dữ liệu), hỗ trợ khả năng tạo các VLAN.
o
Có 1 số Switch cao cấp hoạt động ở tầng 3 của mô hình
OSI
· Kết nối các mạng LAN các kiểu khác nhau tại tầng
3 (Network Layer) tạo ra 1 mạng WAN đơn. Các node chuyển mạch kết nối với nhau
theo cấu trúc lưới. Mỗi node chuyển mạch cung cấp dịch vụ cho 1 tập hợp các thiết
bị đầu cuối (DTE) của nó.
· Bài báo cáo chỉ là cái nhìn tổng quan sơ lược
về Internetworking
· Rất mong nhận được sự hướng dẫn chỉ bảo của thầy
giáo và các ý kiến đóng góp của các bạn học viên.
Tài liệu tham khảo:
[1] MẠNG
MÁY TÍNH, Biên soạn : Ts. PHẠM THẾ QUẾ
[2] Cisco Internet
working, Cisco Internet working. Education-Course-Material. www.scribd.com/.../Cisco-Internet-working
www.technologyreview.com/articles/fitzgerald0404.asp
[4] Hinden,
R., Advanced Networking Lab (ANML) Internet Protocol, Version 6 (IPv6)
Resources, Pervasive Labs at Indiana
University
[5] Jason
Halpern, Sean Convery, Roland Saville, Safe VPN IPSec Virtual Private Network
in depth , White paper of Cisco Systems , 2004.
Mục lục: