Bài giảng Mạng máy tính - Bài 2: Đường truyền vật lý và truyền dữ liệu tính

 MAX_SEQ 1 /* Giá trị tối đa của số thứ tự khung là 1*/ 
 Typedef enum {frame_arrival, cksum_err, timeout} event_type; 
 #include “protocol.h” 
 void sender3(void) 
 { 
40 IT102_Bai 2_ v1.0013103214 
 Bài 2: Đường truyền vật lý và truyền dữ liệu tính
 seq_nr next_frame_to_send; /* Số thứ tự của gói tin lần gửi kế tiếp*/ 
 frame s; /* Khung để gửi dữ liệu đi*/ 
 packet buffer;/* Vùng lưu trữ cho gói tin gửi*/ 
 event_type event; 
 next_frame_to_send = 0; 
 from_network_layer(&buffer); 
 while (true) { 
 s.info = buffer; /* Khởi động số thứ tự cho khung gửi*/ 
 s.seq = next_frame_to_send; /*Nhận gói tin đầu tiên từ tầng mạng 
 để gửi đi*/ 
 to_physical_layer(&s); 
 start_timer(s.seq); 
 wait_for_event(&event); /*Xây dựng khung để gửi đi*/ 
 if (event == frame_arrival) { /*Đánh số thứ tự cho khung*/ 
 from_physical_layer(&s); /*Gửi khung xuống tầng vật lý để 
 truyền đi*/ 
 if (s.ack == next_frame_to_send) { 
 stop_timer(s.ack); 
 from_network_layer(&buffer); /* Nếu khung báo nhận đến chậm, tạo 
 sự kiện time - out*/ 
 inc(next_frame_to_send); 
 } 
 } 
 } 
 } 
 void receiver3(void) 
 { 
 seq_nr frame_expected; /*Số thứ tự của gói tin chờ nhận kế tiếp*/ 
 frame r,s; /*Khung nhận và khung báo nhận*/ 
 event_type event; 
 frame_expected = 0; 
 while (true) { 
 wait_for_event(&event); /*Khởi động số thứ tự cho khung nhận*/ 
 if (event == frame_arrival) { 
 from_physical_layer(&r); 
 if (r.seq == frame expected) /*Chờ một sự kiện xảy ra*/ 
 to_network_layer(&r.info); 
 inc(frame_expected); /*Nếu là sự kiện khung đến*/ 
 } 
 s.ack = 1- frame_expected; /*Nhận khung dữ liệu từ tầng vật lý*/ 
 to_physical_layer(&s); /*Nếu đúng là khung đang chờ*/ 
 } /* Gửi dữ liệu nhận được lên tầng mạng*/ 
 } 
 } 
 Giao thức truyền đơn công cho kênh truyền có nhiễu 
2.4.4. Giao thức cửa sổ trượt (Sliding Windows) 
2.4.4.1. Vấn đề truyền tải thông tin theo hai chiều (Duplex) 
 Chúng ta muốn việc truyền tải thông tin giữa hai bên giao tiếp diễn ra một cách đồng 
 thời theo hai chiều hơn là chỉ một chiều để khai thác tối đa khả năng của kênh truyền. 
IT102_Bai 2_ v1.0013103214 41 
 Bài 2: Đường truyền vật lý và truyền dữ liệu tính
 Để thực hiện được điều này, chúng ta thực sử dụng chế độ truyền tải hai chiều, gọi là 
 song công (Duplex). Nguyên tắc thực hiện như sau: 
 Vẫn thực hiện việc truyền tải khung, tuy nhiên ta có phân biệt thành các loại 
 khung: dữ liệu (Data), báo nhận ACK (Acknowledgement), và báo không nhận 
 NACK(Not Acknowledgement) trong trường xác định loại (Type) của khung. 
 Khi một bên nào đó truyền tin, nó có thể kết hợp đưa thông tin báo cho bên kia 
 biết tình trạng của gói tin mà nó đã nhận trước đó. Ta gọi là kỹ thuật Piggyback. 
2.4.4.2. Giới thiệu về giao thức cửa sổ trượt 
 Thay vì chỉ truyền đi một khung tại một thời điểm (Simplex), giao thức cửa sổ trượt 
 cho phép bên gửi có thể gửi đi nhiều khung. 
 Giao thức này sử dụng một cửa sổ để cho phép bên gửi theo dõi các khung mà nó 
 được phép gửi đi và các khung mà nó đang chờ báo nhận, gọi là cửa sổ gửi (Sending 
 Windows). Một cửa sổ khác để bên nhận theo dõi các khung mà nó được phép nhận, 
 gọi là cửa sổ nhận (Receiving Windows). 
 Cấu trúc của cửa sổ được mô tả như hình 2.17: 
 Phần tô đen là phạm vi của cửa sổ gồm có cửa 
 trước và cửa sau cùng di chuyển theo một chiều. 
 Kích thước của cửa sổ là chiều của cung giới 
 hạn từ cửa sau đến cửa trước. 
 Kích thước của cửa sổ có thể thay đổi. Khi cửa 
 trước di chuyển, cửa sổ được mở rộng ra. Ngược 
 lại khi cửa sau di chuyển, kích thước của cửa sổ 
 bị thu hẹp lại và nó làm cho cửa sổ thay đổi vị trí, 
 trượt/quay quanh một tâm của vòng tròn. Hình 2.17: Cấu trúc cửa sổ trượt
 Kích thước nhỏ nhất của cửa sổ là 0, khi đó cửa trước và cửa sau nằm cùng một vị 
 trí. Giả sử, có n = 2k vị trí cho các cửa, khi đó kích thước tối đa của cửa sổ là n - 1 
 (không là n để phân biệt với kích thước là 0). 
 Giả sử ta dùng k bit để đánh số thứ tự cho các khung. Ta sẽ có 2k khung, đánh số từ 0 
 đến 2k - 1. Khi đó cửa sổ trượt sẽ được chia thành 2k vị trí tương ứng với 2k khung. 
 Đối với cửa sổ gửi, các vị trí nằm trong cửa sổ trượt biểu hiện số thứ tự của các 
 khung mà bên gửi đang chờ bên nhận báo nhận. Phần bên ngoài cửa sổ là các 
 khung có thể gửi tiếp. Tuy nhiên phải đảm bảo rằng, cửa sổ gửi không được vượt 
 quá kích thước tối đa của cửa sổ. 
 Đối với bên nhận, các vị trí nằm trong cửa sổ biểu hiện số thứ tự các khung mà nó 
 đang sẵn sàng chờ nhận. 
 Kích thước tối đa của cửa sổ biểu thị dung lượng bộ nhớ đệm của bên nhận có thể 
 lưu tạm thời các gói tin nhận được trước khi xử lý chúng. Giả sử bên nhận có một 
 vùng bộ nhớ đệm có khả năng lưu trữ 4 khung nhận được. Khi đó, kích thước tối 
 đa của cửa sổ sẽ là 4. 
42 IT102_Bai 2_ v1.0013103214 
 Bài 2: Đường truyền vật lý và truyền dữ liệu tính
2.4.4.3. Hoạt động của cửa sổ trượt 
 Ví dụ sau mô tả hoạt động của cửa sổ trượt với kích thước cửa sổ là 1, sử dụng 3 bit 
 để đánh số thứ tự khung (từ 0 đến 7). 
 Hình 2.18: Hoạt động của cửa sổ trượt 
 Khởi đầu bên gửi: chưa gửi khung nào nên kích thước của cửa sổ là 0. 
 Bên nhận đang chờ nhận khung 0, kích thước cửa sổ là 1 (Hình a). 
 Bên gửi gửi khung số 0: Nó kiểm tra kích thước của cửa số trượt là 0, nhỏ hơn 
 kích thước tối đa nên nó được phép gửi. Cửa trước của cửa sổ gửi di chuyển lên 
 một bước chứa giá trị 0 là số thứ tự của khung báo nhận bên gửi đang chờ. Kích 
 thước cửa sổ trượt lúc này là 1, đạt đến kích thước tối đa nên nó không được phép 
 gửi thêm khung nữa (Hình b). 
 Bên nhận nhận được khung 0: nó kiểm tra và nhận thấy khung không có lỗi. Nó 
 gửi khung báo nhận số 0 về cho bên nhận. Đồng thời cửa sau của nó di chuyển để 
 loại khung số 0 ra khỏi cửa sổ trượt. Cửa trước cũng di chuyển để mở rộng kích 
 thước cửa sổ đến giá trị tối đa. Lúc này cửa sổ nhận chứa khung số 1 là khung mà 
 nó đang chờ nhận tiếp (Hình c). 
 Bên gửi nhận được khung báo nhận số 0: Vì đây là khung báo hiệu bên nhận đã 
 nhận tốt nên cửa sau của cửa sổ gửi di chuyển để loại khung số 0 ra khỏi cửa sổ gửi. 
 Lúc này cửa sổ gửi có kích thước là 0, bên gửi có quyền gửi tiếp khung (Hình d). 
 Như vậy khi kích thước của cửa sổ trượt là 1, ta có giao thức stop-and-wait. 
2.5. Card mạng 
2.5.1. Vai trò của Card mạng 
 Để quản lý kết nối mạng thành công, bạn phải có một bộ điều hợp mạng (network 
 adapter) và giao thức mạng (Network Protocol) được cài đặt và cấu hình đúng. Bước 
 đầu tiên là cài và cấu hình bộ điều hợp mạng vật lý mà bạn sẽ sử dụng. Bước kế tiếp là 
 cài và cấu hình giao thức mạng dùng cho mạng. Hai giao thức được hỗ trợ bởi 
 Windows XP là TCP/IP và NWLink IXP/SPX/NetBIOS. 
 Trong bài này, trước tiên bạn sẽ học cách cài và cấu hình bộ điều hợp mạng: như ráp 
 card mạng vào Motherboard, cấu hình và kiểm tra card có làm việc đúng không. Cuối 
 cùng bạn sẽ nắm thêm một số rắc rối phát sinh và cách giải quyết. 
IT102_Bai 2_ v1.0013103214 43 
 Bài 2: Đường truyền vật lý và truyền dữ liệu tính
2.5.2. Các tùy chọn và xác lập cấu hình 
 Cài bộ điều hợp mạng-Network Adapter hoặc NIC-Card mạng. 
 Bộ điều hợp mạng là thiết bị phần cứng dùng để kết nối những máy tính hoặc các thiết 
 bị khác với mạng. Bộ điều hợp mạng chịu trách nhiệm cung cấp kết nối với mạng và 
 địa chỉ vật lý của máy tính. Bộ điều hợp mạng (hoặc các thiết bị phần cứng khác) cần 
 một bộ điều khiển (Driver) để liên lạc với hệ điều hành Windows XP. Các driver 
 thường có trong đĩa CD cài card mạng hoặc được cung cấp bởi Windows XP. Bạn 
 phải chuẩn bị sẵn đĩa CD cài đặt driver, và có khả năng lắp ráp một số thiết bị phần 
 cứng vào Bo mạch máy tính cũng như biết cách cấu hình CMOS và quản lý thiết bị đi 
 kèm trong Motherboard. 
2.5.2.1. Tiến hành cài 
 Trước khi cài bộ điều hợp mạng, điều quan trọng là đọc các hướng dẫn đi cùng với 
 thiết bị. Nếu bộ điều hợp mạng còn mới, nó đã tự cấu hình, với khả năng Plug and 
 Play. Sau khi bạn cài bộ điều hợp mạng có hỗ trợ Plug and Play, nó sẽ họat động khi 
 bạn khởi động máy lần kế tiếp. 
 Các bước gắn NIC vào PC: chỉ dùng cho Motherboard không có Network Adapter 
 Tắt máy. 
 Mở thùng CPU. 
 Trên MotherBoard, tìm một Slot PCI còn trống và gắn NIC vào theo hình minh họa. 
 Hình 2.19: Cài NIC vào Motherboard 
 Sau khi gắn vào khởi động hệ thống, Windows sẽ chạy chương trình New Hard ware 
 Wizard (Hoặc Plug and Play) để cài Driver cho Card này. Bạn tiến hành đưa dĩa CD 
 vào và theo các bước cho đến khi công việc cài Driver hoàn tất. 
 Lưu ý: Những thiết bị mới sẽ tự động tìm các thiết đặt và tự cấu hình. Các thiết bị cũ 
 dựa vào chương trình cài đặt phần cứng để cấu hình. Những thiết bị cũ hơn đòi hỏi bạn 
 phải tự cấu hình hoặc thông qua switches (khóa chuyển) hoặc jumpers (cầu nối ngắt). 
 Khi bộ điều hợp mạng không có khả năng Plug and Play, hệ điều hành sẽ dò tìm thiết 
 bị phần cứng mới và sẽ khởi động chương trình New Hardware Wizard (thuật sĩ) và sẽ 
 hướng bạn qua từng bước tìm và tải driver cho bộ điều hợp. 
 Nếu MotherBoard của bạn có kèm Built-n Ehternet adapter thì bạn phải kích hoạt 
 (Enable) nó trong CMOS bằng cách chọn LAN Deivice Enabled, sau đó bạn phải 
 dùng đĩa cài đặt motherboard để cài Driver cho LAN Port này. 
44 IT102_Bai 2_ v1.0013103214 
 Bài 2: Đường truyền vật lý và truyền dữ liệu tính
2.5.2.2. Kiểm tra NIC đã được cài 
 Lưu ý rằng chúng ta dùng cách xem Classic View trong Control Panel cho các bài 
 thực hành. 
 Khi bộ điều hợp mạng đã được cài đặt, bạn có thể cấu hình cho nó thông qua hộp thoại 
 Properties. Để truy cập hộp thoại này, có nhiều cách, một trong các cách là sử dụng 
 Device Manager. 
 Nháy Start/Control Panel/ chọn Switch to Classic View/ Chọn System/ Nháy chọn 
 trang Hardware/ Nháy chọn Device Manager/ Nháy đúp Network Adapters. Cửa sổ 
 Device Manager mở ra như hình 2.20. 
 Hình 2.20: Kiểm tra NIC 
 Tùy vào Model của NIC bạn mua mà tên của NIC có thể khác so với hình 2.20 nhưng cơ 
 bản bạn không thấy có báo lỗi với dấu chấm than màu vàng. 
 Một cách khác để kiểm tra xem NIC hoạt động đúng không, bạn nháy Start/Control 
 Panel/ Network Connections. Trong cửa sổ Network Connections mới mở như hình dưới: 
 ơ 
 Hình 2.21: Kiểm tra NIC bằng Network Connection 
IT102_Bai 2_ v1.0013103214 45 
 Bài 2: Đường truyền vật lý và truyền dữ liệu tính
 Nháy nút phải chuột lên Local Area Network, chọn Properties: Cửa sổ Local Area 
 Connection Properties mở ra như hình dưới: 
 Hình 2.22: Local Area Connection Properties 
 Nháy nút Configure, một cửa sổ hiện ra như trong hình 2.23. Với các nút: General, 
 Advanced, Driver, Resourees và Power Management. 
 Hình 2.23: Xem cấu hình Card mạng 
46 IT102_Bai 2_ v1.0013103214 
 Bài 2: Đường truyền vật lý và truyền dữ liệu tính
TÓM LƯỢC CUỐI BÀI 
 Khái niệm về thông tin. 
 Có 3 loại cáp chính truyền dẫn tín hiệu: 
 o Cáp xoắn đôi (Twisted Pair). 
 o Cáp đồng trục (Coaxial Cable). 
 o Cáp quang (Fiber Optic). 
 Có 3 phương thức truyền dữ liệu: 
 o Giao thức truyền đơn công không ràng buộc. 
 o Giao thức truyền đơn công dừng và chờ. 
 o Giao thức truyền đơn công cho kênh truyền có nhiễu. 
 Card mạng, cách cài đặt. 
IT102_Bai 2_ v1.0013103214 47 
 Bài 2: Đường truyền vật lý và truyền dữ liệu tính
CÂU HỎI TỰ LUẬN 
Câu 1. Cáp xoắn đôi là gì? 
Câu 2. Cáp đồng trục là gì? 
Câu 3. Cáp quang là gì? 
Câu 4. Viết công thức xác định độ bất định. 
Câu 5. Mô tả truyền tín hiệu trong cáp quang chế độ đơn. 
Câu 6. Mô tả truyền tín hiệu trong cáp quang chế độ đa không thẩm thấu. 
Câu 7. Mô tả truyền tín hiệu trong cáp quang chế độ đa bị thẩm thấu. 
Câu 8. Kênh truyền điện thoại có độ rộng băng thông là W = 3100 Hz; tỷ lệ S/N = 20 dB. Khả 
 năng của kênh truyền điện thoại là bao nhiêu? 
Câu 9. Trong một tính toán khoa học từ xa, người dùng giao tiếp với máy tính trung tâm. 
 Cho: p = 900 bits, Nt = 200, T = 2700 s, Nc = 0.8, D = 1200 b/s. Tính θ? E? 
Câu 10. Mô tả hoạt động của cửa sổ trượt. 
Câu 11. Làm thế nào để cửa sổ Device Manager mở ra? 
Câu 12. Mô tả cấu trúc của cửa sổ trượt. 
Câu 13. Trong giao thức truyền đơn công cho kênh truyền có nhiễu, điều gì sẽ xảy ra nếu khung 
 gửi đi bị mất, không đến được nơi nhận? 
Câu 14. Cho hệ thống có R = 4200 bauds và D = 600 bits/s. Tính số bits được truyền tải. 
Câu 15. Lấy ví dụ về độ bất định của thông tin. 
48 IT102_Bai 2_ v1.0013103214 
 Bài 2: Đường truyền vật lý và truyền dữ liệu tính
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 
1. Loại môi trường truyền nào trong các loại sau không phải là môi trường trường định hướng? 
 a. Twisted pair wire. b. Coaxial cable. c. Fiber optic cable. d. Microwave. 
2. Loại cáp nào được sử dụng phổ biến nhất hiện nay? 
 a. Cáp đồng trục b. Cáp STP c. Cáp UTP (CAT 5) d. Cáp quang 
3. Khi nối mạng giữa 2 máy tính, chúng ta sử dụng loại cáp nào để nối trực tiếp giữa chúng? 
 a. Cáp quang. b. Cáp UTP thẳng. c. Cáp STP. d. Cáp UTP chéo. 
4. Môi trường truyền tin thông thường trong mạng máy tính là: 
 a. Các loại cáp như: UTP, STP, cáp điện thoại, cáp quang,... 
 b. Sóng hồng ngoại. 
 c. Tất cả môi trường nêu trên. 
 d. Không có đáp án nào đúng. 
5. Môi trường truyền dẫn (Media) các tín hiệu vật lý là: 
 a. Dây cáp quang. b.Dây cáp bằng đồng. 
 c. Cáp quang hay bằng sóng điện từ ... d. Tất cả đáp án trên đều đúng. 
6. Chế độ truyền dẫn song công (Duplex) là chế độ truyền mà thiết bị có thể: 
 a. Chế độ truyền tải hai chiều. 
 b. Chỉ gửi hoặc nhận dữ liệu. 
 c. Gửi hoặc nhận dữ liệu nhưng không phải ở cùng thời điểm. 
 d. Tất cả đáp án trên đều sai. 
7. Độ bất định: 
 a. Có giá trị cố định bằng 0 hoặc 1. b. Có giá trị nằm trong đoạn [0, 1] 
 c. Có giá trị nằm trong khoảng (0, 1). d. Tất cả các đáp án trên đều đúng. 
8. Trong máy tính các thông tin được biểu diễn bằng: 
 a. Hệ đếm thập phân. b. Hệ đếm Hexa. c. Hệ đếm nhị phân. d. Hệ đếm bất kỳ. 
9. Hiện nay có mấy loại Cáp được sử dụng phổ biến? 
 a. 2. b. 3. c. 4. d. 5. 
10. Nguồn phát Cáp quang có thể là: 
 a. Đèn LED cổ điển. b. Diod laser. c. Cáp quang tự phát. d. a và b đều đúng. 
11. Sự lan truyền tín hiệu trong cáp quang được thực hiện bởi 
 a. Sự phản xạ trên bề mặt. b. Sự truyền electron. 
 c. Sự truyền các tín hiệu điện trường. d. Tất cả các đáp án trên đều đúng. 
12. Nhiễu làm cho các tín hiệu: 
 a. Trở nên nét hơn. b. Truyền nhanh hơn. 
 c. Bị biến dạng. d. Tất cả các đáp án trên đều sai. 
IT102_Bai 2_ v1.0013103214 49 
 Bài 2: Đường truyền vật lý và truyền dữ liệu tính
13. Nhiễu phiền toái nhất là nhiễu: 
 a. Nhiễu xác định. b. Nhiễu không xác định. 
 c. Nhiễu trắng. d. Tất cả các đáp án trên đều đúng. 
14. Kênh truyền vô tuyến truyền tải thông tin ở 
 a. Tốc độ ánh sáng. b. Tốc độ âm thanh. 
 c. Dạng sóng âm. d. Tất cả các đáp án trên đều sai 
15. Bộ điều hợp mạng là thiết bị phần cứng dùng để 
 a. Kết nối những máy tính hoặc các thiết bị khác với mạng. 
 b. Kết nối các máy tính với nhau. 
 c. Kết nối các thiết bị với mạng. 
 d. Kết nối máy tính với mạng. 
50 IT102_Bai 2_ v1.0013103214