Bài giảng Mạng máy tính - Chương 3: Các loại mô hình mạng - Nguyễn Quốc Sử

Các loại mô hình mạng	 
Biên soạn: Nguyễn Quốc Sử 
Topology 
Là hình trạng liên kết máy tính và các thiết bị mạng. 
Topology vật lý: là các dạng hình học khi liên kết các máy và thiết bị. 
Topology luận lý(logic): là cách thức hoạt động của các thiết bị, máy tính khi sử dụng hình dạng mạng đó. 
Trên thực tế rất ít khi bố trí được máy móc, thiết bị đúng chuẩn như hình vẽ. 
Các loại Topology cơ bản 
BUS 
STAR 
RING 
MESH 
BUS-STAR(TREE) 
STAR-RING 
Mạng BUS 
Sơ đồ kết nối BUS 
102 Lũy Bán Bích, P. Tân Thới Hòa, Q. Tân Phú – TP.HCM 
4 /30 
Mạng BUS 
Tín hiệu đi trong mạng Bus 
Workstation 1 gởi cho Workstation 5 
102 Lũy Bán Bích, P. Tân Thới Hòa, Q. Tân Phú – TP.HCM 
5 /30 
Mạng BUS 
Tín hiệu đi trong mạng Bus - trường hợp có sự cố 
Workstation 1 gởi cho Workstation 5, tín hiệu khi đến đoạn bị đứt sẽ đi không được, và gây nghẽn mạch 
Mạng BUS 
Kết nối đơn giản và phổ biến 
Dùng một sợi cáp kết nối trực tiếp tới tất cả các máy tính trong mạng 
Ưu điểm: giá thành rẻ, dễ lắp đặt, có khả năng mở rộng 
Khuyết điểm: khi lỗi xảy ra rất khó phát hiện (khi cáp mạng, đầu nối bị sự cố) 
Mạng BUS 
Kỹ thuật CSMA/CD 
Workstation 1 gởi đến workstation 5 
Workstation 3 gởi đến workstation 4 
Mạng BUS 
Kỹ thuật CSMA/CD 
Host muốn gởi dữ liệu . 
Tín hiệu trên đường truyền ? 
Chuẩn bị frame để gởi. 
Gởi Frame đi. 
Kiểm tra collision ? 
Tiếp tục gởi frame. 
Đã gởi xong dữ liệu ? 
Kết thúc gởi dữ liệu. 
Phát sinh tín hiệu tắt nghẽn (JAM) 
Số lần đã gởi tăng lên 1 
Số lần đã gởi quá lớn ? 
Hủy bỏ việc truyền dữ liệu 
Dùng thuật toán backoff để tính toán thời gian chờ (t ms) 
Chờ t ms, sau đó gởi lại 
Mạng hình Vòng(Ring) 
Được phát triển bởi IBM những năm 80. 
Rất thông dụng vào đầunhững năm 90 cho văn phòng, trường học, 
Mỗi thiết bị kết nốivới 2 thiết bị lân cận. 
Sử dụng các kỹ thuật truyền: Token Ring,FDDI, SONET. 
Mạng sẽ bị chậm hoặc gián đoạnkhi có sự cố tại nút mạng hoặc trên dây Ring. 
Kỹ thuật Token Ring 
Tất cả các gói tin truyền thông qua mạng theo cùng chiều kim đồng hồ hoặc ngược lại. 
Một frame(packet) đến một thiết bị kế tiếp theo thứ tự trong mạng Vòng. 
Thiết bị sẽ kiểm tra tin nhắn trong frame chứa địa chỉ để xác định có phải gởi cho nó không.Nếu không thiết bị sẽ xóa gói tin đó đi. Nếu gói tin trống được gọi là Token Frame 
Thiết bị sẽ giữ Token Frame khi muốn truyền tín hiệu. Nó sẽ chèn gói tin vào Token Frame và sau đó gởi trở lại mạng Ring. 
Nếu không thiết bị sẽ trả lại Token Frame cho thiết bị kế tiếp trong mạng theo thứ tự. 
Các bước trên cứ luân chuyển trong mạng. 
Kỹ thuật Token Ring(tt) 
Minh họa truyền dữ liệu từ Workstation 2 đến máy Workstation 5 trong mạng Ring 
102 Lũy Bán Bích, P. Tân Thới Hòa, Q. Tân Phú – TP.HCM 
12 /30 
Tín hiệu đi trong mạng vòng (Ring) - khi có sự cố 
Đặc điểm mạng Vòng 
Kỹ thuật mạng Vòng được dùng rộng rãi trong những năm 90 đến khi Ethernet chiếm ưu thế. 
Mạng Token Ring chuẩn tốc độ: 16Mb/s 
Mạng Token Ring tốc độ cao( High Speed Token Ring ) tốc độ 100Mb/s gần bằng Ethernet nhưng không còn hấp dẫn các nhà đầu tư. 
Ưu điểm: 
Không cần quan tâm đến định tuyến 
Không sợ bị nghẽn đường truyền 
Tiết kiệm dây dẫn 
Nhược điểm: 
Dễ bị sự cố cho cả hệ thống nếu 1 máy bị đứt kết nối 
Mạng hình Sao(STAR) 
Hầu hết mạng gia đình đều sửdụng mạng hình Sao. 
Đặc điểm của mạng hình Saolà có một điểm trung tâmgọi là nút kết nối( Hub Node )có thể là HUB, SWITCH,ROUTER. 
Các thiết bị trong mạng Sao liên kết bằng cáp xoắn cặp UTP( Unshielded Twisted Pair). 
Mạng hình Sao(STAR(tt)) 
Minh họa truyền dữ liệu từ Workstation 2 đến máy Workstation 5 
102 Lũy Bán Bích, P. Tân Thới Hòa, Q. Tân Phú – TP.HCM 
16 /30 
Mạng hình Sao(STAR(tt)) 
Minh họa nếu 1 đoạn mạng bị hỏng không làm ảnh hưởng máy khác 
Đặc điểm mạng hình Sao 
Mạng hình Sao hoạt động với các mức tốc độ thông dụng 10/100/1000Mb/s(Ethernet). 
Được các nhà đầu tư chọn dùng nhiều nhất hiện nay. 
Ưu điểm: 
Nguyên lý hoạt động đơn giản, dễ phát hiện thiết bị hư hỏng và sữa chữa. 
Khi một máy bị đứt kết nối không ảnh hưởng đến mạng. 
Nhược điểm: 
Thiết bị trung tâm(Hub Node) bị hư hỏng sẽ làm sụp đổ cả mạng. 
Tốn kém nhiều dây dẫn. 
Cần phải định tuyến gói tin. 
Số lượng máy càng nhiều hiệu suất mạng càng giảm 
Mạng hình Lưới(MESH) 
Từng cặp máy tính được kết nối trực tiếp với nhau tạo thành một lưới mạng 
102 Lũy Bán Bích, P. Tân Thới Hòa, Q. Tân Phú – TP.HCM 
19 /30 
 Mô hình kết hợp star-bus 
Mô hình kết hợp kiến trúc mạng sao và kiến trúc mạng bus 
102 Lũy Bán Bích, P. Tân Thới Hòa, Q. Tân Phú – TP.HCM 
20 /30 
Mô hình kết hợp Star-Ring 
Mô hình kết nối 
102 Lũy Bán Bích, P. Tân Thới Hòa, Q. Tân Phú – TP.HCM 
21 /30 
Ethernet 
Được phát triển bởi Xerox, Digital, Intel vào đầu thập niên 1970 
Tốc độ ban đầu 2,94 Mbps sau đó phát triển lên tốc độ 10Mbps 
Thường có cấu hình star hoặc bus 
Sử dụng kỹ thuật IEEE 802.3 
Tốc độ truyền 10-100-1000Mbps 
Sử dụng cáp : thin cable (thinknet), thick cable (thicknet), UTP, STP, FTP. 
Ethernet 
Tên của chuẩn Ethernet thể hiện 3 đặc điểm: 
Con số đầu tiên thể hiện tốc độ truyền tối đa 
Từ tiếp theo thể hiện tín hiệu dải tần cơ sở được sử dụng có cần phải thực hiện điều chế hay không ? (Base hoặc Broad) 
Các ký tự còn lại thể hiện loại cáp được sử dụng 
Ví dụ: Chuẩn 10Base2 
Tốc độ truyền tối đa là 10Mbps 
Sử dụng tín hiệu Baseband 
Sử dụng cáp Thinnet 
Ethernet 
Các loại Ethernet băng tầng cơ sở 
10Base2: tốc độ 10, chiều dài cáp nhỏ hơn 200 m, dùng cáp thinnet (cáp đồng trục mảnh) 
10Base5: tốc độ 10, chiều dài cáp nhỏ hơn 500 m, dùng cáp thicknet (cáp đồng trục dày) 
10BaseT: tốc độ 10, dùng cáp xoắn đôi (Twisted-Pair) 
Ethernet 
10BaseFL: tốc độ 10, dùng cáp quang (Fiber optic) 
100BaseT: tốc độ 100, dùng cáp xoắn đôi (Twisted-Pair) 
100BaseX: tốc độ 100, dùng cho multiple media type 
100VG-AnyLAN: tốc độ 100, dùng voice grade. 
FDDI (Fiber Distributed Data Interconnection) 
Fiber Distributed Data Interconnection (FDDI) là công nghệ mạng vòng tín bài (token) truyền dữ liệu tốc độ cao 100Mbps, có thể đạt tốc độ 1Gbps 
Dùng cáp quang để kết nối hai vòng ring 
102 Lũy Bán Bích, P. Tân Thới Hòa, Q. Tân Phú – TP.HCM 
26 /30 
Nguyên lí hoạt động của FDDI 
Cách hoạt động bình thường: 
102 Lũy Bán Bích, P. Tân Thới Hòa, Q. Tân Phú – TP.HCM 
27 /30 
Thẻ bài được luân chuyển trên cả vòng 
Máy muốn truyền dữ liệu thì phải giữ được thẻ bài. 
Bình thường, thẻ bài chỉ hoạt động trên một vòng. 
Nguyên lí hoạt động của FDDI 
102 Lũy Bán Bích, P. Tân Thới Hòa, Q. Tân Phú – TP.HCM 
28 /30 
 Cách hoạt động khi có sự cố: 
Khi có sự cố (đứt cáp trên cả 2 vòng), thiết bị đấu nối sẽ tự phát hiện sự cố và sẽ ghép 2 vòng thành 1 vòng kín. Vì vậy, tín hiệu sẽ hoàn toàn không đi qua đoạn mạng bị sự cố 
Tổng kết 
Topology là mô hình liên kết của các thiết bị mạng gồm dạng vật lý và luận lý. 
Topo vật lý: là dạng hình học liên kết của các thiết bị mạng bằng cáp, sóng, 
Topo luận lý là nguyên lý truyền thông trong từng loại mạng. 
Dạng hình học chỉ là lý thuyết, còn thực tế hiếm khi sắp xếp các máy đúng như những hình dạng đã học.