Bài giảng Truyền số liệu và mạng - Chương 5: Mạng viễn thông

Nội dung text: Bài giảng Truyền số liệu và mạng - Chương 5: Mạng viễn thông

1. Chương 5 : Mạng Viễn thông Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-1
2. Giới thiệu „ LAN (Local-area Networks ) là hệ thống thông tin dữ liệu cho phép một số thiết bị độc lập thông tin trực tiếp với nhau trong một vùng địa lý giới hạn (1 toà nhà, cơ quan ) Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-3
3. Giới thiệu „ Topo vật lý Extended Bus Star Ring Hierarchical Star Mesh Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-5
4. Dự án 802 „ Các module trong 802 Project CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detect –Đa truy cập bằng cách cảm biến sóng mang có phát hiện xung đột Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-7
5. Dự án 802 „ ¾DSAP: Destination Service Access Point ¾SSAP: Source Service Access Point ¾PDU: Protocol Data Unit, là đơn vị dữ liệu ở mức LLC Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-9
6. Mô hình TCP/IP Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-11
7. ETHERNET workstation Cấu hình cây (bus) ¾Phương thức truy cập: CSMA: Carrier Sense Multiple Access – Đa truy cập theo cách cảm biến sóng mang ¾Cấu hình vật lý theo dạng BUS (cây) ¾Mỗi trạm trước khi truyền phải lắng nghe lưu lượng trên đường truyền bằng cách kiểm tra điện áp. ‰Nếu không có điện áp là đường truyền đang rảnh, trạm bắt đầu truyền dữ liệu ‰Nếu có điện áp là đường truyền không rảnh, trạm chờ 1 thời gian sau rồi kiểm tra lại Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-13
8. ETHERNET „ Địa chỉ: mỗi trạm trên mạng Ethernet (PC, workstation, printer ) có 1 card giao tiếp NIC – Network Interface Card. Mỗi NIC có 1 địa chỉ vật lý chiều dài 6 bytes. Địa chỉ vật lý là địa chỉ được mã hoá trên NIC. Đây là địa chỉ cố định, không thay đổi được và là địa chỉ duy nhất trên mạng. „ Tín hiệu điện: dải nền (baseband) dùng mã hoá Manchester, dải rộng (broadband) dùng điều chế DPSK „ Tốc độ dữ liệu: 1 đến 100Mbps Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-15
9. ETHERNET „ Preamble: 10101010 (7 bytes), mục đích để cho phía thu đồng bộ với nhịp đầu vào „ SFD (Start frame delimiter): 10101011, chỉ ra vị trí bắt đầu khung „ Destination address, 6 bytes địa chỉ vật lý của trạm đích, trạm đến của gói „ Source address, 6 bytes địa chỉ vật lý của trạm nguồn, trạm đã gửi gói „ Length of PDU: 2 bytes chỉ ra chiều dài của PDU „ CRC 4 bytes: chứa đựng thông tin phát hiện sai theo chuẩn CRC-32 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-17
10. ETHERNET „ ETHERNET 10BASE2 10Base2 còn được gọi là thin Ethernet do kích thước cáp BNC-T connector Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-19
11. ETHERNET „ SWITCHED ETHERNET Hạn chế của HUB: tại HUB mỗi thời điểm chỉ 2 DTE truyền dữ liệu, tốc độ mạng chậm A B C Dùng switch thì các trạm có thể thông tin đồng thời, tăng tốc độ SWITCH của mạng Khoa Điện – ĐAiện tgửiử - ĐHBK dữ TP.HCM liệu E, B gửi dữ liệu D 5-21
12. ETHERNET „ Gigabit Ethernet „ Tốc độ dữ liệu 1Gbps „ Chủ yếu dùng sợi quang „ Dùng như mạng backbone để kết nối các mạng Fast Ethernet Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-23
13. TOKEN RING Thẻ bài ¾Cấu hình vật lý được kết nối theo dạng VÒNG ¾Đa truy cập (cấu hình luận lý) theo dạng VÒNG dùng thẻ bài (token ) ¾Thẻ bài sẽ được truyền dọc theo vòng tròn luận lý ¾Nếu một trạm muốn truyền dữ liệu, nó phải đợi và giữ thẻ bài ¾Sau khi truyền dữ liệu xong, trạm sẽ truyền thẻ bài cho trạm kế trên vòng luận lý Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-25
14. Địa Chỉ IP Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-27
15. Địa Chỉ IP Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-29
16. Địa Chỉ IP „ Network address + Host address: Hierarchical Addressing Schemes. Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-31
17. Địa Chỉ IP IP header format Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-33
18. Địa Chỉ IP •• 44 bits.bits. •• IPIP headerheader lengthlength :: IndicatesIndicates thethe datagramdatagram headerheader lengthlength inin 3232 bitbit wordswords (4(4 bits),bits), andand thusthus pointspoints toto thethe beginningbeginning ofof thethe data.data. Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-35
19. Địa Chỉ IP •• 1616 bits.bits. •• SpecifiesSpecifies thethe lengthlength ofof thethe entireentire IPIP packet,packet, includingincluding datadata andand header,header, inin bytes.bytes. Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-37
20. Địa Chỉ IP •• 33 bits.bits. •• TheThe secondsecond bitbit specifyingspecifying whetherwhether thethe packetpacket cancan bebe fragmentedfragmented •• TheThe lastlast bitbit specifyingspecifying whetherwhether thethe packetpacket isis thethe lastlast fragmentfragment inin aa seriesseries ofof fragmentedfragmented packets.packets. Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-39
21. Địa Chỉ IP •• 88 bits.bits. •• Time-to-LiveTime-to-Live maintainsmaintains aa countercounter thatthat graduallygradually decreasesdecreases toto zero,zero, atat whichwhich pointpoint thethe datagramdatagram isis discarded,discarded, keepingkeeping thethe packetspackets fromfrom loopinglooping endlessly.endlessly. Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-41
22. Địa Chỉ IP •• 1616 bits.bits. •• AA checksumchecksum onon thethe headerheader only,only, helpshelps ensureensure IPIP headerheader integrity.integrity. Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-43
23. Địa Chỉ IP •• VariableVariable length.length. •• AllowsAllows IPIP toto supportsupport variousvarious options,options, suchsuch asas security,security, route,route, errorerror reportreport Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-45
24. Địa Chỉ IP PHÂN LỚP ĐỊA CHỈ IP Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-47
25. Địa Chỉ IP Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-49
26. Địa Chỉ IP „ Network ID : „ Được chia bởi Internet Network Information Center hoặc các tổ chức cấp trên. „ Xác định mạng mà thiết bị kết nối. „ Host ID : „ Được chia bởi nhà quản lý mạng. „ Xác định thiết bị cụ thể trên mạng. Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-51
27. Địa Chỉ IP Nhận xét: Các host trên cùng mạng: phần netid giống nhau, phân biệt với nhau bởi hostid Các mạng khác nhau thì netid khác nhau Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-53
28. Địa Chỉ IP „ Nhận dạng 1 địa chỉ IP thuộc lớp nào dựa vào byte đầu tiên từ octet đầu tiên của địa chỉ IP Nhị phân Số thập phân đầu tiên Số host/1 mạng 0xxx lớp A (1 – 127) 16,777,214 10xx lớp B (128 – 191) 65.534 110x lớp C (192 – 223) 254 1110 lớp D (224 – 239) 1111 lớp E (240 – 255) Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-55
29. Địa Chỉ IP „ 1.0.0.0 - 126.0.0.0 : Class A. „ 127.0.0.0 : Loopback network. „ 128.0.0.0 - 191.255.0.0 : Class B. „ 192.0.0.0 - 223.255.255.0 : Class C. „ 224.0.0.0 = 240.0.0.0 : Class E, reserved. Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-57
30. Địa Chỉ IP „ Theo RFC-1918 „ Class A: 10.0.0.0. „ Class B: 172.16.0.0 - 172.31.0.0. „ Class C: 192.168.0.0 - 192.168.255.0 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-59
31. Địa Chỉ IP ‰ Mạng không phân chia ‰ Mạng đựơc chia thành các mạng có kích thước nhỏ hơn Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-61
32. Địa Chỉ IP „ Khi được phân chia, một địa chỉ IP của mạng gồm 3 phần: „ NETID: địa chỉ của mạng „ SUBNETID: địa chỉ của mạng con trực thuộc mạng „ HOSTID: Địa chỉ của host kết nối đến mạng con tương ứng Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-63
33. Địa Chỉ IP „ SUBNET MASK dùng để tách địa chỉ mạng từ 1 địa chỉ IP „ SUBNET MASK có chiều dài 32 bit, trong đó „ Các bit tương ứng với vị trí của NETID+ SUBNETID là bit 1 „ Các bit tương ứng với vị trí của HOSTID là bit 0 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-65
34. Địa Chỉ IP „ Ví dụ: Dữ liệu được truyền từ host có địa chỉ IP là 128.36.12.4 tới host có địa chỉ IP là 128.36.12.14. „ Đây là địa chỉ IP lớp B „ Subnetmask: 11111111 11111111 11111111 00000000 hay: 255.255.255.0 Địa chỉ nguồn: 10000000 00100100 00001100 00000100 Địa chỉ đích: 10000000 00100100 00001100 00001110 Subnetmask: 11111111 11111111 11111111 00000000 Địa chỉ mạng nhận được bằng cách thực hiện toán tử AND giữa địa chỉ IP và SUBNET MASK Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-67
35. Địa Chỉ IP Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-69
36. Định tuyến Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-71
37. Định tuyến Control Plane Forwarding Next Hop + Port Table Routing Output Packets Packets Packet Queuing and Output Classification Schedule rules Queue Header payload User Plane Input Packets Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-73
38. Định tuyến „ Định tuyến theo bảng „ Xác định con đường đến đích tối ưu „ Khi tính toán tối ưu, có thể xem xét đến: „ Tổng thời gian truyền „ Thời gian xử lý và xếp hàng tại mỗi nút „ Mức độ ưu tiên của mỗi gói „ Hoạch định của admin „ Thủ tục định tuyến „ Tính chất: „ Tĩnh & động „ Tập trung & phân bố „ Thủ tục tập trung: Shortest Forward Path Tree (SFPT), Shortest Backward Path Tree (SBPT) „ Thủ tục phân bố: Thủ tục trao đổi khoảng cách Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-75
39. Định tuyến „ Mô tả thuật toán SFPT : „ Trong cây SHORT FORWARD PATH FIRST (SFPT), Dijkstra đã định nghĩa ra ba loại nhánh : I, II và III. Và trong router, sẽ có ba database đại diện cho tập ba loại nhánh đó, gồm có : „ Tree database : đại diện cho nhánh loại I. Những link (nhánh) nào được thêm vào cây SFPT sẽ được thêm vào đây. Khi thuật toán SFPT hoàn tất, thì database này chính là toàn bộ cây SFPT. „ Candidate database : database này đại diện cho nhánh loại II. Các link được copy từ link state database sang database này theo một trật tự nhất định. Các link trong database này sẽ lần lượt được khảo sát để thêm vào cây SFPT. „ Link state database : chứa tất cả các link. Đại diện cho loại nhánh III. „ Ngoài ra Dijkstra cũng định nghĩa ra hai loại node, A và B. Loại A, bao gồm tất cả các router nối với các link trong cây SFPT. Loại B, gồm tất cả các router khác. Khi thuật toán SFPT kết thúc thì các router loại B sẽ không còn. Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-77
40. Định tuyến Giải thuật : N={s} (với s là nút nguồn ) For all node v#s Begin εsv:=Csv If εsv<∞ then Lsv:=(s,v) End Do while (N khơng chứa tất cả các node) Find w#N for which εsw=minεsv N=N∪{w} (N hợp với w, tức bổ sung thêm w vào N) For all v∉N Begin Temp:=εsv εsv:=min(εsv,εsw +εwv) if εsv<temp then L:=Lsw∪{v} End End Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-79
41. Định tuyến Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-81
42. Các thiết bị mạng và liên mạng Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-83
43. Các thiết bị mạng và liên mạng „ Repeater „ Repeater là thiết bị mạng, hoạt động trong 1 mạng LAN „ Hoạt động trong phạm vi lớp vật lý của mô hình OSI „ Kéo dài chiều dài vật lý của mạng bằng cách khôi phục lại tín hiệu (đã yếu) trên đường truyền Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-85
44. Các thiết bị mạng và liên mạng D E F A truyền data đến C, D truyền data đến F đồng thời Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-87
45. Các thiết bị mạng và liên mạng Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-89
46. Chương 5_Bài tập : Mạng Viễn thông Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-91
47. Bài 2 „ Cho biết trong các địa chỉ IP sau đây. Địa chỉ nào không có giá trị. Tại sao ? „ 150.100.255.255 „ 175.100.255.18 „ 195.234.253.0 „ 100.0.0.23 „ 188.258.221.176 „ 127.34.25.189 „ 224.156.217.73 Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-93
48. Bài 4 „ Một nhà quản trị mạng cần xây dựng một network bao gồm 5 subnet như hình vẽ sau: •Với các yêu cầu: Net1: gồm 10 thiết bị mạng Net2: gồm 6 thiết bị mạng Net3: gồm 18 thiết bị mạng Net4: gồm 22 thiết bị mạng Net5: gồm 17 thiết bị mạng „ Hãy chia địa chỉ IP cho các subnet và xác định subnet-mask tương ứng với địa chỉ IP lớp C 192.28.15.0 cho trước. „ Hãy tính số lượng địa chỉ IP tổng cộng có thể sử dụng được từ đó suy ra số lượng IP còn lại. „ Nếu dùng tất cả các thiết bị mạng của 5 subnet trên trong một network duy nhất sử dụng địa chỉ netwwork là 192.28.15.0. Hãy tính số lượng địa chỉ IP còn lại trong network đó Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-95
49. Bài 6 „ Cho topo mạng như Hình vẽ dưới đây, với nút gốc là A „ Dùng giải thuật định tuyến OSPF, lập bảng định tuyến và tìm đường đi ngắn nhất từ nút gốc là A đến các nút còn lại trên mạng. „ Khi một link trên mạng bị hỏng thì làm thế nào các Router biết để cập nhật lại bảng định tuyến. Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-97
50. Bài 8 „ Cho mạng có cấu trúc như hình vẽ. Sử dụng thuật toán Dijkstra để tìm đường đi từ node F đến các node còn lại Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-99
51. Bài 10 „ Hãy cho biết phải dùng loại cáp nào để kết nối các thiết bị sau (cổng LAN): Router-Router, PC-PC, Switch-Switch, Router-Switch, PC-Switch, PC-Router Khoa Điện – Điện tử - ĐHBK TP.HCM 5-101