Chọn đường và ứng dụng trong thiết kế mạng Wan

Đồ án tốt nghiệp Chọn đ−ờng vμ ứng dụng trong thiết kế mạng WAN Nguyễn xuân tr−ờng - đtth2 - k40 1 Ch−ơng i tổng quan về mạng máy tính 1.1 Sự hình thành của mạng máy tính Từ những năm 1960 đã xuất hiện các mạng nối các máy tính và các Terminal để sử dụng chung nguồn tài nguyên, giảm chi phí khi muốn thông tin trao đổi số liệu và sử dụng trong công tác văn phòng một cách tiện lợi. Với việc tăng nhanh các máy tính mini và các máy tính cá nhân làm tăng yêu cầu truyền số liệu gi−ã các máy tính, giữa các terminal, và giữa các terminal với máy tính là một trong những động lực thúc đẩy sự ra đời và phát triển ngày càng mạnh mẽ các mạng máy tính.Quá trình hình thành mạng máy tính có thể tóm tắt qua 4 giai đoạn sau: • Giai đoạn các terminal nối trực tiếp với máy tính: Đây là giai đoạn đầu tiên của mạng máy tính, để tận dụng công suất của máy tính ng−ời ta ghép nối các terminal vào một máy tính đ−ợc gọi là các máy tính trung tâm. • Giai đoạn các bộ tiền xử lý (Prontal) ở giai đoạn 1 máy tính trung tâm quản lý truyền tin tới các terminal, ở giai đoạn 2 máy tính trung tâm quản lý truyền tin tới các bộ tập trung qua các bộ ghép nối điều khiển đ−ờng truyền. Ta có thể thay thế bộ ghép nối đ−ờng truyền bằng các máy tính nini gọi là prontal, đó chính là bộ tiền xử lý. • Giai đoạn mạng máy tính: Vào những năm 1970 ng−ời ta bắt đầu xây dựng mạng truyền thông trong đó các thành phần chính của nó là các nút mạng gọi là bộ chuyển mạch dùng để h−ớng thông tin tới đích. Các mạng đ−ợc nối với nhau bằng đ−ờng truyền còn các máy tính xử lý thông tin của ng−ời dùng hoặc các trạm cuối đ−ợc nối trực tiếp vào các nút mạng để khi cần thì trao đổi thông tin qua mạng. Các nút mạng th−ơng là máy tính nên đồng thời đóng vai trò của ng−ời sử dụng. Chức năng của nút mạng: + Quản lý truyền tin, quản lý mạng Nh− vậy các máy tính ghép nối với nhau hình thành mạng máy tính, ở đây ta thấy mạng truyền thông cũng ghép nối các máy tính với nhau nên khái niệm mạng maý tính và mạng truyền thông có thể không phân biệt. Việc hình thành mạng máy tính nhằm đạt các mục đích sau: 1.Tận dụng và làm tăng giá trị của tài nguyên 2.Chinh phục khoảng cách 3.Tăng chất l−ợng và hiệu quả khai thác và xử lý thông tin 4.Tăng độ tin cậy của hệ thống nhờ khả năng thay thế khi xảy ra sự cố đối với một máy tính nào đó. Nh− vậy: Mạng máy tính là tập hợp các máy tính đ−ợc ghép với nhau bởi các đ−ờng truyền vật lý theo một kiến trúc nào đó. Đồ án tốt nghiệp Chọn đ−ờng vμ ứng dụng trong thiết kế mạng WAN Nguyễn xuân tr−ờng - đtth2 - k40 2 1.1 Các yếu tố của mạng máy tính 1.1.1 Đ−ờng truyền vật lý Đ−ờng truyền vật lý là thành phần để chuyển các tín hiệu điện tử giữa các máy tính. Các tín hiệu điện tử đó biểu thị các dữ liệu d−ới dạng xung nhị phân. Tất cả các tín hiệu truyền giữa các máy tính đều ở dạng sóng điện từ và có tần số trải từ cực ngắn cho tới tần số của tia hồng ngoại.Tuỳ theo tần số của sóng điện từ mà có thể dùng các đ−ờngtruyền vật lý khác nhau để truyền. + Các tần số Radio có thể truyền bằng cáp điện hoặc bằng các ph−ơng tiện quảng bá (broadcast) +Sóng cực ngắn đ−ợc dùng để truyền các trạm mặt đất và vệ tinh. Hoặc là dùng để truyền từ một trạm phát tới các trạm thu. +Tia hồng ngoại là lý t−ởng đối với truyền thông mạng . Nó có thể truyền từ điểm tới điểm hoặc quảng bá từ một điểm tới các máy thu. Tia hồng ngoại hoặc các loại tia sáng tần số cao hơn có thể truyền đ−ợc qua cáp sợi quang. Những đặc tr−ng cơ bản của đ−ờng truyền vật lý là: giải thông, độ suy hao, độ nhiễu điện từ. Dải thông của đ−ờng truyền là độ đo phạm vi tần số mà đ−ờng truyền có thể đáp ứng đ−ợc. Giải thông phụ thuộc vào độ dài cáp, đ−ờng kính sợi cáp, vật liệu dùng chế tạo cáp... Thông l−ợng của một đ−ờng truyền (throughput) chính là tốc độ truyền dữ liệu trên đ−ờng truyền đó trong một đơn vị thời gian.Thông l−ợng của đ−ờng truyền phản ánh hiệu quả sử dụng đ−ờng truyền đó. Độ suy hao là giá trị phản ánh mức độ suy yếu của tín hiệu đ−ờng truyền sau khi truyền qua một đơn vị độ dài cáp. Độ nhiễu điện từ là khả năng làm nhiễu tín hiệu trên đ−ờng truyền khi cáp đi qua vùng có sóng điện từ. Có hai loại đ−ờng truyền: hữu tuyến, vô tuyến đ−ợc sử dụng trong việc kết nối mạng máy tính. Đ−ờng truyền hữu tuyến gồm cáp đồng trục, cáp xoắn đôi, cáp sợi quang; đ−ờng truyềnvô tuyến gồm sóng radio, sóng cực ngắn, tia hồng ngoại Tuy nhiên khi thiết kế dây cho một mạng máy tính ng−ời ta còn phải chú ý tới nhiều tham số khác nh−: giá thành, khả năng chịu nhiệt, khả năng chống chịu ẩm, khả năng uốn cong. 1.1.2 Kiến trúc mạng Kiến trúc mạng máy tính bao gồm cách ghép nối vật lý các máy tính với nhau và các quy tắc, quy −ớc mà tất cả các thực thể tham gia trong hệ thống mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt.Cách các máy tính đ−ợc gép nối với nhau đ−ợc goi là topology của mạng còn các quy tắc quy −ớc truyền thông đ−ợc gọi là giao thức (protocol). Topology và protocol là hai khái niệm cơ bản nhất của mạng máy tính. a) Topology: Ng−ời ta phân biệt hai kiểu nối mạng vật lý cơ bản là kiểu điểm- điểm và kiểu quảng bá (broadcasting hay point- to- multipoint) Đồ án tốt nghiệp Chọn đ−ờng vμ ứng dụng trong thiết kế mạng WAN Nguyễn xuân tr−ờng - đtth2 - k40 3 + Kiểu điểm - điểm: Đ−ờng truyền nối từng cặp nút với nhau.Tín hiệu đi từ nút nguồn đến nút trung gian rồi chuyển tiếp tới đích. Hình 1-1: Các topo mạng cơ bản Hình 1-2: Dạng topo đầy đủ . Hình 1-3: Các topo mạng cơ bản + Kiểu quảng bá: Với kiểu quảng bá tất cả các nút chung một đ−ờng truyền vật lý. Dữ liệu đ−ợc gửi đi từ một nút đ−ợc tiếp nhận bởi các nút còn lại, và trong gói tin phải có vùng địa chỉ đích cho phép mỗi nút kiểm tra có phải tin của minh không Cấu trúc dạng bus hay dạng vòng cần cơ chế trọng tài để giải quyết đụng độ (collision) khi nhiều nút muốn truyền tin đồng thời. Trong cấu trúc dạng vệ tinh hoặc radio mỗi nút cần có anten thu và phát. 1.1.3 Giao thức mạng (network protocol) Hình sao Chu trình Dạng cây Dạng vòng Dạng bus Satellite hoặc radio Đồ án tốt nghiệp Chọn đ−ờng vμ ứng dụng trong thiết kế mạng WAN Nguyễn xuân tr−ờng - đtth2 - k40 4 Việc trao đổi thông tin giữa các nút với nhau cần phải tuân theo một số quy tắc, quy −ớc nhất định nào đó. Chẳng hạn, khi hai ng−ời nói chuyện với nhau thì cũng phải tuân theo quy tắc: Khi một ng−ời nói thì ng−ời kia phải nghe và ng−ợc lại. Việc truyền thông tin trên mạng cũng phải tuân theo các quy tắc quy −ớc nhiều mặt nh−: khuôn dạng dữ liệu gửi đi, cácthủ tục gửi và nhận, kiểm soát dữ liệu, xử lí lỗi và xử lý sự cố... Chẳng hạn mạng l−ới giao thông công cộng càng phát triển thì số quy tắc đề ra càng phải nhiều, càng phải chặt chẽ và càng phức tạp hơn. Tập hợp các quy tắc , quy −ớc để đảm bảo trao đổi và xử lý thông tin trên mạng gọi là giao thức. Các mạng đ−ợc thiết kế khác nhau có thể tuân theo một số giao thức khác nhau, tuy nhiên ng−ời ta đ−a ra một số giao thức chuẩn đ−ợc dùng trên nhiều mạng khác nhau. 1.2 Phân loại mạng máy tính Ng−ời ta phân loại mạng máy tính khác nhau tuỳ theo các yếu tố chính đ−ợc chọn nh−: Khoảng cách địa lý, kỹ thuật chuyển mạch, kiến trúc mạng, cơ chế hoạt động của mạng... 1.2.1 Phân loại theo khoảng cách địa lý Nếu lấy khoảng cách địa lý làm yếu tố chính để phân loại mạng thì mạng đ−ợc phân thành: mạng cục bộ mạng đô thị, mạng diện rộng, mạng toàn cầu +Mạng cục bộ (Local Area Network - LAN) là mạng đ−ợc cài đặt trong một phạm vi t−ơng đối nhỏ ( trong một toà nhà, trong một phòng ban hoặc trong một công ty...) với đ−ờng kính giới hạn trong khoảng vài chục Km. +Mạng đô thị (Metropolitan Area Network - MAN) là mạng đ−ợc cài đặt trong phạm vi một thành phố, một trung tâm kinh tế. .. phạm vi cài đặt mạng là hàng trăm Km. + Mạng diện rộng (Wide Area Network - WAN) là mạng có phạm vi hoạt động có thể là cả một vùng, một khu vực và có thể v−ợt qua biên giới một quốc gia.. +Mạng toàn cầu (Global Area Network - GAN) phạm vi của mạng trải rộng khắp lục địa của trái đất. 1.2.2 Phân loại theo kĩ thuật chuyển mạch Nếu lấy kĩ thuật chuyển mạch so sánh thì có thể phân chia mạnh thành: Mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch gói, mạng chuyển mạch thông báo. a) Mạng chuyển mạch kênh (Circuit - switched - Network):đây là mạng mà khi 2 thực thể muốn liên lạc với nhau thì chúng phải tạo và duy trì một kênh liên tục cho đến khi kết thúc quá trình thông tin.Ph−ơng pháp chuyển mạch có hai nh−ợc điểm chính: + Hiệu suất sử dụng đ−ờng truyền không cao + Mất nhiều thời gian cho việc thiết lập kênh cố định khi thông tin giữa 2 thực thể. Đồ án tốt nghiệp Chọn đ−ờng vμ ứng dụng trong thiết kế mạng WAN Nguyễn xuân tr−ờng - đtth2 - k40 5 b) Mạng chuyển mạch thông báo (Message - switched -Network) Trong mạng chuyển mạch thông báo việc chọn đ−ờng đi cho các thông báo tới đích đ−ợc thực hiện tại các nút mạng. Các nút căn cứ vào địa chỉ đích của thông báo để ra quyết định chọn nút đến kế tiếp cho thông báo trên đ−ờng dẫn tới đích. Nh− vậy các nút cần l−u trữ tạm thời các thông báo, đọc thông báovà quản lý việc chuyển tiếp các thông báo đi. Ph−ơng pháp chuyển mạch thông báo có những −u điểm sau: + Hiệu suất sử dụng đ−ờng truyền cao vì không có các kênh thông tin cố định. + Mỗi nút mạng có thể l−u trữ thông báo cho tới khi đ−ờng truyền khả dụng mới truyền đi nên giảm đuực tình trạng tắc nghẽn trên mạng. + Có thể điều khiển truyền tin bằng cách sắp xếp mức độ −u tiên cho các thông báo. + Trong mạng chuyển mạch thông báo chúng ta có thể làm tăng hiệu suất sử dụng dải thông của mạng bằng cách gán địa chỉ quảng bá cho các thông báo để cho nó đến nhiều đích khác nhau. Nh−ợc điểm chủ yếu của chuyển mạch thông báo là trong tr−ờng hợp một thông báo dài bị lỗi, phải truyền lại thông báo này nên hiệu suất không cao. Ph−ơng pháp này thích hợp với các mạng truyền th− tín điện tử (Electronic mail). c ) Mạng chuyển mạch gói (Packet - switched - Network) Trong mạng chuyển mạcg gói thì một thông báo có thể đ−ợc chia ra nhiều gói nhỏ hơn (packet), độ dài khoảng 256 bytes, có khuôn dạng tuỳ theo chuẩn quy định. Các gói tin có chứa thông tin điều khiển địa chỉ nguồn, địa chỉ đích cho gói tin,số thứ tự gói tin, thông tin kiểm tra lỗi...Do vậy các gói tin của cùng một thông báo có thể đ−ợc gửi đi theo nhiều đ−ờng khác nhau, tới đích tại các thời điểm khác nhau, nơi nhận sẽ căn cứ vào thông tin trong các gói tin và sắp xếp lại chúng theo đúng thứ tự. Ưu điểm của chuyển mạch gói: + Mạng chuyển mạch gói có hiệu suất và hiệu quả cao hơn mạng chuyển mạch thông báo vì kích th−ớc các gói tin nhỏ hơn nên các nút mạng có thể xử lý toàn bộ gói tin mà không cần phải l−u trữ trong đĩa. + Mỗi đ−ờng truyền chiếm thời gian rất ngắn, vì chúng có thể dùng bất cứ đ−ờng có thể đ−ợc để tới đích. +Khả năng đòng bộ bít là rất cao. Nhựơc điểm: + Vì thời gian truyền tin ngắn nên nếu thời gian chuyển mạch lớn thì tốc độ truyền không cao. + Việc tập hợp lại các gói tin ban đầu về nguyêntắc là thực hiện đ−ợc nh−ng rất khó khăn, đặc biệt là khi các gói tin truyền đi theo nhiều đ−ờng khác nhau. + Đối với các ứng dụng phụ thuộc thời gian thực thì việc các gói tin tới đích không theo thứ tự là một nh−ợc điểm quan trọng cần phải khắc phục. Đồ án tốt nghiệp Chọn đ−ờng vμ ứng dụng trong thiết kế mạng WAN Nguyễn xuân tr−ờng - đtth2 - k40 6 Tuy vẫn còn những hạn chế nh−ng do có −u điểm về tính mềm dẻo, hiệu suất cao nên các mạng chuyển mạch gói đang đ−ợc dùng phổ biến hiện nay. 1.3.3 Phân loại mạng theo cơ chế hoạt động Trong môi tr−ờng mạng máy tính có 2 cơ chế hoạt động chính là: peer- to-peer và client/ server. Môi tr−ờng peer - to - peer không có máy chuyên phục vụ cho một công việc nào, còn trong môi tr−ờng client/server thì phải có những máy đ−ợc dành riêng để phục vụ mục đích khác nhau. • Mạng dựa trên máy phục vụ: Trong mạng có những máy chuyên dụng phục vụ cho các mục đích khác nhau. Máy phục vụ chuyên dụng hoạt động nh− một ng−ời phục vụ và không kiêm vai trò của trạm làm việc hay máy khách. Các maý phục vụ chuyên dụng đ−ợc tối −u hoá để phục vụ nhanh những yêu cầu của khách hàng trên mạng Các loại máy phục vụ chuyên dụng th−ờng thấy nh−: + Máy phục vụ tập tin / in ấn (file/print sever) + Máy phục vụ ch−ơng trình ứng dụng (application server) + Máy phục vụ th− tín (mail server) + Máy phục vụ fax(fax server) + Máy phục vụ truyền thông (communication server) Một trong những −u điểm quan trọng của mạng dựa trên máy phục vụ là có tính an toàn và bảo mật cao hơn.Hầu hết các mạng trong thực tế (nhất là mạng lớn )đều dựa trên máy phục vụ • Mạng ngang hàng: Không tồn tại một cấu trúc phân cấp nào trong mạng. Mọi máy tính đều “bình đẳng”. Thông th−ờng, mỗi máy tính kiêm luôn cả hai vai trò máy khách và máy phục vụ, vì vậy không máy nào đ−ợc chỉ định chịu trách nhiệm quản lý mạng. Ng−ời dùng ở từng máy tự quyết định phần dữ liệu nào trên máy của họ sẽ đ−ợc dùng chung trên mạng. Thông th−ờng mạng ngang hàng thích hợp cho các mạng có quy mô nhỏ (chẳng hạn nh− nhóm làm việc ) và không yêu cầu phải có tính bảo mật. 1.3.4 Phân loại mạng theo kiến trúc Ng−ời ta có thể phân loại mạng theo kiến trúc (topology và protocol) nh− các mạng SNA, mạng ISO, mạng TCP/IP. .. 1.4 Kiến trúc phân tầng - chuẩn hoá mạng - mô hình ISO 1.4.1 Kiến trúc phân tầng Để giảm độ phức tạp trong thiết kế và cài đặt mạng, các mạng máy tính đ−ợc tổ chức thiết kế theo kiểu phân tầng (layering). Trong hệ thống thành phần của mạng đ−ợc tổ chức thành một cấu trúc đa tầng, mỗi tầng đ−ợc xây dựng trên tầng tr−ớc đó ; mỗi tầng sẽ cung cấp một số dịch vụ cho tầng cao hơn. Số l−ợng các tầng cũng nh− chức năng của mỗi tầng là tuỳ thuộc vào nhà Đồ án tốt nghiệp Chọn đ−ờng vμ ứng dụng trong thiết kế mạng WAN Nguyễn xuân tr−ờng - đtth2 - k40 7 thiết kế. Ví dụ cấu trúc phân tầng của mạng SNA của IBM, mạng DECnet của Digital, mạng ARPANET. .. Là có sự khác nhau. Nguyên tắc cấu trúc của mạng phân tầng là: mỗi hệ thống trong một mạng đều có cấu trúc phân tầng (Số l−ợng tầng, chức năng của mỗi tầng là nh− nhau ) Tầng i của hệ thống A sẽ hội thoại với tầng i của hệ thống B, các quy tắc và quy −ớc dùng trong hội thoại gọi là giao thức mức I Giữa hai tầng kề nhau tồn tại một giao diện (interface) xác định các thao tác nguyên thuỷ của tầng d−ới cung cấp lên tầng trên. Trong thực tế dữ liệu không truyền trực tiếp từ tầng i của hệ thống này sang tầng i của hệ thống khác ( trừ tầng thấp nhất trực tiếp sử dụng đ−ờng truyền vật lý để truyền các xâu bít (0.1) từ hệ thống này sang hệ thống khác ).Dữ liệu đ−ợc truyền từ hệ thống gửi (sender) sang hệ thống nhận (receiver) bằng đ−ờng truyền vật lý và cứ nh− vậy dữ liệu lại đi ng−ợc lên các tầng trên. Nh− vậy khi hai hệ thống liên kết với nhau, chỉ tầng thấp nhất mới có liên kết vật lý còn ở tầng cao hơn chỉ có liên kết logic (liên kết ảo ) đ−ợc đ−a vào để hình thức hoá các hoạt động của mạng thuận tiện cho việc thiết kế và cài đặt các phần mềm truyền thông. Nh− vậy để viết ch−ơng trình cho tầng N, phải biết tầng N+1 cần gì và tầng N+1 có thể làm đ−ợc gì. Hình 1-4: Minh họa kiến trúc phân tầng tổng quát 1.4.2 Chuẩn hoá mạng Tình trạng không t−ơng thích giữa các mạng, đặc biệt là các mạng bán trên thị tr−ờng gây trở ngại cho những ng−ời sử dụng, tác động đến mức tiêu thụ các sản phẩm về mạng. Do đó cần xây dựng các mô hình chuẩn làm căn cứ cho các nhà nghiên cứu và thiết kế mạng tạo ra các sản phẩm có tính chất mở về mạng, đ−a tới dễ phổ cập, sản xuất và sử dụng. .. i/ ISO(international Standard Organization) thành lập d−ới sự bảo trợ của liên hiệp quốc, các thành viên là các cơ quan tiêu chuẩn của các quốc gia. ISO đã xây dựng hơn 5000 chuẩn ở tất cả các lĩnh vực. ISO đ−ợc chia thành Tầng N Tầng N-1 Tầng 2 Tầng 1 Tầng 1 Tầng 2 Tầng N-1 Tầng N Hệ thống A Hệ thống B Giao thức tầng N Giao thức tầng N-1 Giao thức tầng 2 Giao thức tầng 1 Đ−ờng truyền vật lý Đồ án tốt nghiệp Chọn đ−ờng vμ ứng dụng trong thiết kế mạng WAN Nguyễn xuân tr−ờng - đtth2 - k40 8 các uỷ ban kỹ thuật ( Technical Committee -TC). TC97 đảm bảo chuẩn hoá lĩnh vực xử lý tin. Mỗi TC lại chia thành nhiều tiểu ban (Sub Committee -SC) và mỗi SC lại chia thành nhiều nhóm làm việc khác nhau (Working Group ) đảm nhiệm các nhiệm vụ chuyên sâu khác nhau. Các chuẩn do hội đồng ISO ban hành nh− là các chuẩn quốc tế chính thức (International Standard -IS) ii/ CCITT(Committee Consult tatif International pour Telegraphe et Telephone). Tổ chức t− vấn quốc tế về điện tín và điện thoại hoạt động d−ới sự bảo trợ của liên hiệp quốc, các thành viên chủ yếu là các cơ quan B−u chính - viễn thông của các quốc gia và t− nhân. Ph−ơng thức làm việc của CCITT cũng giống nh− ISO nh−ng sản phẩm của nó không đ−ợc gọi là chuẩn mà đ−ợc gọi là các khuyến nghị ( recommentdation).CCITT đã đ−a ra các khuyến nghị loại V liên quan đến truyền dữ liệu, các khuyến nghị loại X liên quan đến mạng truyền dữ liệu công cộng và các khuyến nghị loại I dành cho các mạng ISDN . Ngoài ISO, CCITT trên thế giới còn có các tổ chức khác tham gia việc chuẩn hoá nh− ECMA(european Computer Manufacture ), ANSI (American National Standard institute ),IEEE (institute Electrical and Electronic Engineers)... CCITT Layer ISO Service Definition Layer Protocol Service Definition Layer Protocol X.217 X400-X430 MHS X.288 RTSE X.229 ROSE X.227. .. Application 8649 9640 VT 8571 STAM 8650 CASE 8831 JIM X.216 X.226 X.208 X.209 Presentation 8822 8823 8824 8825 X.215 X.225 Session 8326 8327 X.214 X.224 Transport 8072 8073 X.213 0.931 X.25 X.300-X.352 Network 8.348 8208 8878 8473 8648 X.212 LAPB 1.440/I.44J LAPD Data Link 8886, 8802/2 7776 X.211 X.21 Physical 8802/3 8802/4 8802/5. .. 7809 8022 Hinh 1-5 Các chuẩn cho kiến trúc phân tầng của CCITT và ISO 1.4.3 Mô hình OSI: Đồ án tốt nghiệp Chọn đ−ờng vμ ứng dụng trong thiết kế mạng WAN Nguyễn xuân tr−ờng - đtth2 - k40 9 Do các nhà thiết kế tự do lựa chọn kiến trúc mạng riêng của mình. Từ đó dẫn đến tình trạng không t−ơng thích giữa các mạng về: Ph−ơng pháp truy nhập đ−ờng truyền khác nhau, họ giao thức khác nhau. ..sự không t−ơng thích đó làm trở ngại cho quá trình t−ơng tác giữa ng−ời dùng ở các mạng khác nhau. Nhu cầu trao đổi thông tin càng lớn thì trở ngại đó càng không thể chấp nhận đ−ợc với ng−ời sử dụng. Với lý do đó tổ chức chuẩn hoá quốc tế ISO đã thành lập một tiểu ban nhằm xây dựng một khung chuẩn về kiến trúc mạng để làm căn cứ cho các nhà thiết kế và chế tạo các sản phẩm mạng. Kết quả là năm 1984 ISO đã đ−a ra mô hình tham chiếu cho việc kết nối các hệ thống mở ( Reference Model for Open System Inter - connection) hay gọn hơn là OSI Reference model. Mô hình này đ−ợc dùng làm cơ sở để kết nối các hệ thống mở. ISO sử dụng ph−ơng pháp phân tích các hệ thống mở theo kiến trúc phân tầng và đã công bố mô hình OSI cho việc kết nối các hệ thống mở gồm 7 tầng. Các nguyên lý đ−ợc áp dụng cho 7 tầng nh− sau: (1) Một lớp cần thiết phải tạo ở mức độ khác nhau của khái niệm trừu t−ợng. (2) Mỗi lớp phải thực hiện một chức năng xác định rõ ràng. (3) chức năng của mỗi lớp phải đ−ợc chọn theo quan điểm h−ớng tới các giao thức chuẩn quốc tế đã đ−ợc định nghĩa. (4) Ranh giới giữa các lớp phải đ−ợc chọn để tối thiểu luồng thông tin đi qua các giao diện. (5) Số các lớp phải đủ lớn để phân biệt các chức năng cần thiết nh−ng không đ−a vào cùng một lớp quá nhiều chức năng, và phải đủ nhỏ để kiến trúc không rắc rối. .. Chức năng các tầng trong mô hình OSI Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical Hình 1-6: Mô hình OSI 7 tầng Đồ án tốt nghiệp Chọn đ−ờng vμ ứng dụng trong thiết kế mạng WAN Nguyễn xuân tr−ờng - đtth2 - k40 10 Tầng Chức năng 1 Vật lý Cung cấp ph−ơng tiện truyền tin, thủ tục, khởi động duy trì, huỷ bỏ các liên kết vật lý, cho phép truyền dữ liệu ở dạng bit. Truy nhập đ−ờng truyền vật lý nhờ các ph−ơng tiện: Cơ, điện, hàm, thủ tục. 2 Liên kết dữ liệu Thiết lập, duy trì, huỷ bỏ các liên kết dữ liệu, kiểm soát luồng dữ liệu, phát hiện sai sót vsà khắc phục các sai sót truyền tin. 3 Tầng mạng .Thực hiện việc chọn đ−ờng và chuyển tiếp thông tin với công nghệ chuyển mạch thích hợp. Thực hiện việc kiểm soát luồng dữ liệu và cắt hợp dữ liệu nếu cần. 4 Tầng giao vận Thực hiện việc truyền dữ liệu giữa hai đầu nút (end- to- end), kiểm soát lỗi và kiểm tra việc truyền dữ liệu giữa hai đầu nút. Có thể thực hiện việc ghép kênh (Multiplxing), cắt hợp dữ liệu nếu cần 5 Tầng phiên Thiết lập, duy trì và đông bộ hoá và huỷ bỏ các phiên truyền thông 6 Trình diễn Biểu diễn thông tin theo cú pháp ng−ời sử dụng để đảm bảo truyền dữ liệu của các ứng dụng qua môi tr−ờng OSI. 7 ỉng dụng Là giao diện giữa ng−ời sử dụng và môi tr−ờng OSI,đồng thời cung cấp các dịch vụ thông tin phân tán. Hình 1-7 Chức năng các tầng trong mô hình OSI b) Các giao thức chuẩn của mô hình OSI Vấn đề đặt ra ở đây là hai hệ thống máy tính khác nhau có thể giao tiếp đ−ợc với nhau hay không? Ta thấy rằng mô hình OSI có thể tạo ra giải pháp để cho phép hai hệ thống dù khác nhau thế nào đi nữa đều có thể truyền thông đ−ợc với nhau nếu chúng đảm bảo những điều kiện sau đây: + Chúng càI đặt cùng một tập các chức năng truyền thông + Các chức năng đó đ−ợc tổ chức thành một tầng. Các tầng đồng mức phảI cung cấp các chức năng nh− nhau. ( Ph−ơng thức cung cấp không nhất thiết giống nhau ) + Các tầng đồng mức phải sử dụng cùng một giao thức. Để đảm bảo những điều trên cần phảI có các chuẩn. Các chuẩn phảI xác định các chức năng và dịch vụ đ−ợc cung cấp bởi một tầng. Các chuẩn cũng phải xác định các giao thức giữa các tầng đồng mức. Mô hình OSI 7 tầng chính là cơ sở để xây dựng các chuẩn đó. • Thực thể hoạt động trong các tầng của OSI Theo quan niệm của OSI, trong mỗi tầng của một hệ thống có một hoặc nhiều thực thể (entity) hoạt động. Một thực thể có thể là thực thể mềm (software entity), ví dụ nh− một tiến trình trong hệ thống đa xử lý, hoặc là Đồ án tốt nghiệp Chọn đ−ờng vμ ứng dụng trong thiết kế mạng WAN Nguyễn xuân tr−ờng - đtth2 - k40 11 một thực thể cứng (hardware entity) ví dụ nh− chíp I/O thông minh. Thực thể tầng 7 đ−ợc gọi là thực thể ứng dụng (Application entity); thực thể tầng 6 đ−ợc gọi là thực thể trình diễn. .v..v.. Một thực thể tầng N cài đặt dịch vụ cung cấp cho tầng N+1. Khi đó tầng N gọi là ng−ời cung cấp dịch vụ, còn tầng N+1 gọi là ng−ời dùng dịch vụ. Tầng N dùng dịch vụ của tầng N-1 để cung cấp dịch vụ của nó. Tầng N có thể đ−a ra vài lớp dịch vụ, chẳng hạn nh− truyền thông nhanh mà đắt và truyền thông chậm mà rẻ. Các dịch vụ là có sẵn tại các nút truy cập dịch vụ (SAP). Các SAP của tầng N tại các chỗ mà tại đó tầng N+1 có thể truy nhập dịch vụ đ−ợc đ−a ra. Mỗi SAP có một địa chỉ và tên duy nhất. Mỗi thực thể truyền thông với thực tế của tầng trên và tầng d−ới nó qua một giao diện (interface). Giao diện này gồm một hoặc nhiều điểm truy cập dịch vụ (Service Acess Poent – SAP) (N-1) Entity cung cấp dịch vụ cho một (N) entity thông qua việc gọi các hàm nguyên thuỷ (primitive). Hàm nguyên thuỷ chỉ rõ chức năng cần thực hiện và đ−ợc dùng để chuyển dữ liệu, thông tin điều khiển. Có 4 hàm nguyên thuỷ đ−ợc dùng để định nghĩa t−ơng tác giữa các tầng liền kề nhau, sơ hoạt động đ−ợc mô tả nh− hình sau: Hình 1-8: Nguyên lý hoạt động của các hàm nguyên thuỷ Request (yêu cầu ): là hàm nguyên thuỷ mà ng−ời sử dụng dịch vụ (Service user) dùng để gọi các chức năng. Indication (chỉ báo): là hàm nguyên thuỷ mà ng−ời cung cấp dịch vụ (Service Provider ) dùng để: + Gọi báo một chức năng nào đó hoặc + Chỉ báo một chức năng đã đ−ợc gọi ở một điểm truy cập dịch vụ (SAP) response (trả lời ): là hàm nguyên thuỷ mà Service user dùng để hoàn tất một chức năng đã đ−ợc gọi từ tr−ớc bởi một hàm nguyên thuỷ Indication ở SAP đó. confirm (xác nhận) là hàm nguyên thuỷ của Service Provider, dùng để hoàn tất một chức năng đã đ−ợc gọi từ tr−ớc bởi hàm nguyên thuỷ Request tại SAP đó. (N+1)Layer (N)Layer (N+1)Layer (N)Layer Request SAP SAP Confirm (N)Protocol IndicationResponse Đồ án tốt nghiệp Chọn đ−ờng vμ ứng dụng trong thiết kế mạng WAN Nguyễn xuân tr−ờng - đtth2 - k40 12 Theo sơ đồ này quy trình thực hiện một thao tác giữa hai hệ thống A và B đ−ợc thực hiện nh− sau: + Tầng (N+1) của A gửi xuống tầng (N) kề nó một hàm Request Hình 1-9: Quan hệ đơn vị dữ liệu giữa các tầng kề nhau + Tầng (N) của A cấu tạo một đơn vị dữ liệu để gửi yêu cầu đó qua tầng (N) của B theo giao thức