Bài giảng Lý thuyết mạng máy tính - Chương 3: Mạng cục bộ LAN

10/30/2012
1
CHƢƠNG 3: MẠNG CỤC BỘ LAN
1. Thời lƣợng: GV giảng: 6 tiết; Thảo luận: 0 tiết; Thực hành: 3 
tiết; Bài tập: 0 tiết; Tự học: 15 tiết.
2. Mục đích, yêu cầu: 
 Mục đích: Giúp sinh viên nắm đƣợc kiến thức về mạng LAN. 
Nắm đƣợc ý nghĩa trong thực tế, mô hình kiến trúc và thành 
phần của mạng. Hiểu đƣợc các cách thức điều khiển truy nhập 
đƣờng truyền: Token bus, Token Ring, CSMA, Ethenet. 
 Yêu cầu: 
• Học viên tham gia học tập đầy đủ.
• Nghiên cứu trƣớc các nội dung có liên quan đến bài giảng (đã 
có trên 
• Làm các bài tập thực hành.
1
MẠNG CỤC BỘ LAN
1. Giới thiệu ?
2. Topology
3. Đường truyền2
4. Thiết bị kết nối
5. Các giao thức điều khiển truy
cập đường truyền
2
10/30/2012
2
1. Khái niệm chung
 Mạng cục bộ LAN
 Đặc điểm:
1) Tốc độ truyền dữ liệu cao 10Mbps 10 Gbps, tỉ
lệ lỗi và chi phí thấp.
2) Phạm vi, qui mô nhỏ
3) Sử dụng các kỹ thuật đơn giản
4) Mô hình: Client/Server hoặc Peer-to-Peer
3
2. TOPOLOGY
2.1. MẠNG HÌNH SAO STAR
• Bao gồm các thiết bị đầu cuối (terminator) được
nối vào trung tâm điều khiển, theo mô hình
Client/Server.
• Thiết bị trung tâm sẽ thực hiện việc bắt tay giữa
các cặp trạm cần trao đổi thông tin với nhau, thiết
lập các liên kết điểm - điểm (point to point), xử lý
quá trình trao đổi thông tin.
4
10/30/2012
3
Ưu điểm:
Lắp đặt đơn giản, dễ dàng cấu hình lại 
Dễ dàng kiểm soát và khắc phục sự cố.
Ít xảy ra va chạm, xung đột trên 
đường truyền
Đạt tốc độ khá cao.
Nhược điểm:
Khoảng cách mạng hạn chế.
5
6
10/30/2012
4
7
2.2.MẠNG HÌNH TUYẾN BUS
8
10/30/2012
5
Point to multipoint; Peer-to-Peer; 
Ưu điểm:
– Bán kính không bị hạn chế, chi phí lắp đặt thấp, 
tốc độ truyền cao.
Nhược điểm:
– Cần giao thức điều khiển truy cập đường 
truyền
– Khi có sự cố khó kiểm soát và khắc phục, dễ 
gây ảnh hưởng tới toàn mạng hơn mạng star.
– Dễ xảy ra va chạm, xung đột trên đường truyền
9
 Đƣờng cáp chính làm thành một vòng khép kín.
 Các thiết bị đầu cuối đƣợc nối với vòng thông qua
Repeater có nhiệm vụ nhận tín hiệu rồi chuyển tới trạm
kế tiếp trên vòng.
 Tín hiệu đƣợc truyền cho nhau theo một chiều, tại một
thời điểm chỉ một trạm đƣợc truyền.
Mỗi trạm khi nhận đƣợc một gói dữ liệu có thể nhận hoặc
chuyển tiếp.
2.3. Mạng hình vòng Ring
10
10/30/2012
6
11
Giao thức Token
Ưu điểm:
Nới rộng vòng xa
Tổng đƣờng dây cần thiết ít hơn so với 2 kiểu trên
Nhược điểm:
Đƣờng dây phải khép kín, nếu bị ngắt ở nơi nào đó thì
hệ thống bị ngƣng.
Các giao thức điều khiển truyền dữ liệu phức tạp.
12
10/30/2012
7
Topo hỗn hợp
• Kết hợp các loại Topo
13
3. Mối trường truyền tin
A - Cáp dây xoắn (Twisted Pair)
- Truyền dữ liệu ở cự li ngắn khoảng 100m. 
- Gồm 8 sợi chia làm 4 cặp, lý thuyết là 500Mb/s, thực tế 
100Mb/s
14
10/30/2012
8
b- Cáp đồng trục
Tốc độ cáp đồng trục có thể lên tới 35 Mbit/s và băng thông
cáp hiện đạt gần đạt đến 1 GHz, dùng trong mạng LAN với
khoảng cách 200m, thường dùng trong mạng hình Bus.
15
c- Cáp quang(Fiber Optics)
Cáp sợi quang bao gồm một sợi thuỷ tinh cực
mảnh(core), bên ngoài là lớp thuỷ tinh đồng tâm hay còn gọi
là lớp phủ (cladding) có chỉ số khúc xạ thấp hơn. Tiếp đến là
lớp nhựa mỏng bảo vệ bên ngoài.
16
10/30/2012
9
Có hai chế độ hoạt động:
– Single-mode: Chỉ có một đƣờng dẫn quang duy 
nhất.
– Multi-mode: Có nhiều đƣờng dẫn quang.
Tốc độ đạt đến hàng Gb/s, khoảng cách hàng km và 
truyền đồng thời nhiều tín hiệu với bƣớc sóng ánh 
sáng khác nhau. 17
Radio chiếm giải tần từ 10KHz đến 1 GHz, trong 
đó các băng tần quen thuộc như :
– Sóng ngắn.
– VHF(Very High Frequency) : truyền hình và FM 
– UHF(Ultra High Frequency) : truyền hình
 Có 2 phương thức truyền theo tần số Radio: 
- Công suất thấp, tần số đơn : từ 1 - 10 Mb/s. Độ 
suy hao có đỡ hơn nhƣng khả năng chống nhiễu 
vẫn kém.
- Trải phố : từ 2 – 6 Mb/s ở tần số 900MHz. Công 
suất thấp nên độ suy hao cũng lớn.
d - Sóng Radio
18
10/30/2012
10
E - Sóng Viba
– Có 2 dạng: mặt đất và vệ tinh.
– Các hệ thống viba mặt đất thƣờng hoạt động ở 
băng tần 4-6 GHz và 21-23 GHz, tốc độ từ 1 – 10 
Mb/s.
F - Các Hệ Thống Hồng ngoại
Điểm - điểm và quảng bá. 
– Các mạng điểm - điểm: giải tần từ 100 GHz -
1000 THz, tốc độ 100 Kb/s đến 16 Mb/s.
– Các mạng quảng bá: giải tần từ 100 GHz - 1000 
THz, nhƣng tốc độ dƣới 1 Mb/s.
19
1. Các giao thức truy nhập ngẫu nhiên có thể truy cập phương
tiện truyền theo ý muốn, bất kỳ lúc nào : CSMA, CSMA/CD
(Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detect) (dùng cho
đƣờng bus)
2. Truy nhập có điều khiển là phương pháp điều khiển tranh
chấp: Token Bus, Token Ring đây là 2 giao thức thích hợp
nhất cho các mạng cục bộ.
5. Các giao thức điều khiển truy
nhập đường truyền
20
10/30/2012
11
Giao thức đƣờng dây đa truy cập với cảm nhận va
chạm:
Một trạm sẽ kiểm tra đƣờng truyền trƣớc khi
gửi gói dữ liệu của mình đi.
Giao thức phải phát hiện đƣợc xung đột và các
trạm phải ngƣng truy nhập, chờ sau 1 thời gian
ngẫu nhiên khác nhau truy cập lại.
5.1. Giao thức truy nhập ngẫu nhiên
21
Khi truyền dữ liệu trƣớc hết phải kiểm tra xem
phƣơng tiện truyền có rảnh không. Nếu rảnh thì bắt đầu
truyền, nếu bận thì thực hiện 1 trong 3 giải thuật sau:
1) Tạm thời rút lui và chờ 1 khoảng thời gian ngẫu nhiên
nào đó rồi lại bắt đầu nghe đƣờng truyền. Giải thuật
này tránh xung đột nhƣng lại có thời gian chết.
2) Tiếp tục kiểm tra đƣờng truyền đến khi đƣờng truyền
rảnh thì truyền dữ liệu đi. Giảm đƣợc thời gian chết
nhƣng nếu nhiều trạm cùng chờ thì xảy ra xung đột.
a. CSMA (PP đường dây đa truy cập - LBT )
22
10/30/2012
12
3) Tiếp tục kiểm tra đƣờng truyền đến khi đƣờng truyền
rảnh thì truyền dữ liệu với xác suất p < 1 . Giải thuật
này giảm đƣợc xung đột và thời gian chết.
Không có khả năng phát hiện xung đột trong quá
trình truyền, dẫn đến lãng phí đƣờng truyền. Khắc phục
bằng phƣơng pháp CSMA/CD.
23
Trong khi đang truy nhập, máy trạm vẫn tiếp tục kiểm
tra. Phƣơng pháp này ngoài các chứ năng nhƣ CSMA còn có
chức năng tránh những xung đột trên mạng bằng các qui tắc
sau:
Khi đang truyền vẫn tiếp tục kiểm tra đƣờng truyền
Nếu phát hiện có xung đột thì ngừng truyền và tiếp tục
gửi các thông báo cho các trạm cùng biết sự kiện xung
đột này.
b. CSMA/CD (Đƣờng dây đa truy cập với cảm nhận va
chạm - LWT)
24
10/30/2012
13
Sau khi chờ một thời gian ngẫu nhiên thì trạm thử
truyền lại bằng cách sử dụng các phƣơng pháp của
CSMA.
Với mạng sử dụng giao thức này thì thời gian chiếm
dụng đƣờng truyền giảm xuống và giảm đƣợc tối đa xung
đột.
25
5.2. Giao thức truy nhập có điều khiển
• Các phƣơng pháp này chủ yếu dùng kỹ thuật
chuyển thẻ bài để cấp phát quyền truy nhập đƣờng
truyền. Thẻ bài ở đây là một đơn vị dữ liệu đặc biệt,
có kích thƣớc và nội dung đƣợc qui định riêng cho
mỗi phƣơng pháp. Ta sẽ xét hai phƣơng pháp tiêu
biểu : Token bus, Token Ring.
26
10/30/2012
14
Đây là giao thức truy nhập có điều khiển trong để cấp
phát quyền truy nhập đƣờng truyền cho các trạm đang có
nhu cầu truyền dữ liệu.
Đầu tiên các trạm trên bus tạo nên một vòng logic, các
vị trí đuợc xác định theo thứ tự. Mỗi trạm đƣợc biết địa
chỉ của trạm kề sau và trƣớc nó.
a. Token Bus
27
 Các Token bus ®-îc l-u chuyÓn trªn vßng
logic. Token bus chØ ®-îc chuyÓn cho tr¹m tiÕp theo
trong vßng logic khi truyÒn xong hoÆc hÕt thêi h¹n.
C¸c chøc n¨ng:
a) Khëi t¹o vßng logic
b) Bæ sung vµ lo¹i bá c¸c tr¹m ra khái vßng logic.
c) Qu¶n lý lçi: trïng ®Þa chØ, mÊt thÎ bµi dÉn ®Õn
treo, r¬i vµo trang th¸i chê lÉn nhau.
28
10/30/2012
15
• Giải thuật cho các chức năng trên:
– Bổ sung 1 trạm vào vòng logic
– Loại bỏ 1 trạm ra khỏi vòng logic
– Quản lý lỗi
– Khởi tạo lại vòng logic
29
Ưu nhược điểm:
 Token Bus quản lý phức tạp hơn so với CSMA/CD,
trong trƣờng hợp tải nhẹ thì không hiệu quả bằng
CSMA/CD (do thẻ bài phải chuyển qua nhiều trạm)
 Có hiệu quả trong trƣờng hợp tải nặng, dễ điều hoà
và không có xung đột .
30
10/30/2012
16
• Trong Token ring có một bit biểu diễn trạng thái sử
dụng của nó. Một trạm muốn truyền dữ liệu thì phải
đợi đến khi nhận được một thẻ bài “rỗi”.
• Khi đó trạm sẽ đổi bit trạng thái thành “bận” và
truyền một đơn vị dữ liệu cùng với thẻ bài đi theo
chiều của vòng.
• Dữ liệu đến trạm đích sẽ được sao lại, sau đó cùng
với thẻ bài đi tiếp đến khi về trạm nguồn.
• Trạm nguồn sẽ xoá dữ liệu, bit trạng thái -> rỗi và
cho lưu chuyển trên vòng để các trạm khác có thể
nhận được quyền truyền dữ liệu.
b. Token Ring
31
Mô hình phân phối thẻ bài cho mạng ring 
32
10/30/2012
17
• Hai vấn đề có thể dẫn đến phá vỡ hệ thống:
– Việc mất thẻ bài : giải pháp sử dụng 1 trạm Active
monitor và time out để phục hồi thẻ bài rỗi
– Một thẻ bài “bận” lưu chuyển không ngừng: trạm monitor
sử dụng monitor bit để “đánh dấu” ( 1 ) khi gặp một thẻ
bài “bận” đi qua nó. Nếu gặp lại một thẻ bài “bận” với bit
đã đánh dấu đó chứng tỏ rằng có 1 thẻ bài “bận” cứ quay
vòng mãi, monitor sẽ đổi bit trạng thái thành “rỗi’ và
chuyển tiếp trên vòng. Các trạm còn lại theo dõi monitor và
sẳn sàng thay thế nó khi gặp sự cố.
33
•Ưu nhược điểm:
Hiệu quả hơn khi tải nặng và tránh đƣợc xung đột
Việc truyền Token sẽ không thực hiện đƣợc nếu
xoay vòng bị đứt đoạn.
Phải có cơ chế kiểm tra Token để kiểm tra và khôi
phục Token bị mất.
34
10/30/2012
18
CSMA/CD và Tokens
Các phƣơng pháp dùng thẻ bài phức tạp hơn so với
CSMA/CD. Hiệu quả không cao trong điều kiện tải nhẹ: một
trạm có thể phải đợi khá lâu mới đến lƣợt.
Ƣu điểm của các phƣơng pháp dùng thẻ bài: khả năng điều
hoà lƣu thông trong mạng, lập chế độ ƣu tiên cấp pháp thẻ bài
cho các trạm cho trƣớc. Đặc biệt hiệu quả trong các trƣờng hợp
tải nặng.
35