Bài giảng Mạng máy tính - Chương 3: Môi trường truyền dẫn và thiết bị mạng - Hoàng Thanh Hòa

BÀI GIẢNG 
MÔN: MẠNG MÁY TÍNH 
Giảng viên: Hoàng Thanh Hòa 
CHƢƠNG 3. MÔI TRƢỜNG 
TRUYỀN DẪN VÀ THIẾT BỊ MẠNG 
2 
Môi trƣờng truyền dẫn 3.1. 
3.2. Các loại cáp truyền dẫn 
3.3. Đƣờng truyền vô tuyến 
3.4. Thiết bị mạng thông dụng 
3.1. Môi trƣờng truyền dẫn 
3 
Khái niệm môi trƣờng truyền 
dẫn 
3.1.1 
3.1.2 Tần số truyền thông 
3.1.3 
Đặc tính phƣơng tiện truyền 
dẫn 
3.1.4 Các phƣơng thức truyền dẫn 
3.1.1. Khái niệm 
 Là phƣơng tiện vật lý cho phép truyền tải tín 
hiệu giữa các thiết bị. 
 Có 2 loại phƣơng tiện truyền dẫn: 
- Truyền dẫn hữu tuyến. 
- Truyễn dẫn vô tuyến. 
4 
3.1.2. Tần số truyền thông 
 Các tín hiệu truyền thông giữa các máy tính và 
các thiết bị là các dạng sóng điện từ. 
 Dải tần từ tần số radio đến tần số hồng ngoại. 
 Tần số Radio (3Hz – 3GHz): phát tín hiệu LAN. 
 Sóng Viba (3GHz -30GHz): dùng cho truyền 
thông tập trung giữa 2 điểm hoặc giữa các trạm 
mặt đất với vệ tinh. 
 Tia hồng ngoại thƣờng dùng truyền thông ở 
khoảng cách ngắn. 
5 
3.1.3. Đặc tính của 
phƣơng tiện truyền dẫn 
 Chi phí đầu tƣ. 
 Yêu cầu cài đặt. 
 Độ tin cậy, tính bảo mật 
 Thông lƣợng (Throughput): lƣợng thông tin 
thực sự đƣợc truyền dẫn trên thiết bị tại một 
thời điểm. 
6 
3.1.3. Đặc tính của 
phƣơng tiện truyền dẫn 
 Băng thông (Bandwidth): Tổng lƣợng thông tin 
có thể truyền dẫn trên đƣờng truyền tại một thời 
điểm. 
- Bps (Bits per second-số bit trong một giây) 
- KBps (Kilobits per second): 1 KBps=10^3 
bps=1000 Bps. 
- MBps (Megabits per second): 1 MBps = 10^3 KBps 
- GBps (Gigabits per second): 1 GBps = 10^3 MBps 
- TBps (Terabits per second): 1 TBps = 10^3 GBPS. 
7 
3.1.3. Đặc tính của 
phƣơng tiện truyền dẫn (tt) 
 Băng tầng cơ sở (baseband): dành toàn bộ 
băng thông cho một kênh truyền. 
 Băng tầng mở rộng (broadband):cho phép 
nhiều kênh truyền chia sẻ một phƣơng tiện 
truyền dẫn. 
 Độ suy giảm (attenuation): độ đo sự suy yếu 
đi của tín hiệu khi di chuyển trên một phƣơng 
tiện truyền dẫn. 
 Nhiễu điện từ (Electromagnetic interference 
- EMI) 
 Nhiễu xuyên kênh (crosstalk) 
8 
3.1.4. Phƣơng thức truyền dẫn 
 Đơn công (Simplex): Thiết bị phát chỉ đảm 
nhiệm vai trò phát tín hiệu, còn thiết bị thu chỉ 
đảm nhiệm vai trò nhận tín hiệu. 
 Bán song công (Half-Duplex): Thiết bị có thể là 
thiết bị phát, vừa là thiết bị thu. Nhƣng tại một 
thời điểm thì chỉ có thể ở một trạng thái (phát 
hoặc thu). 
 Song công (Full-Duplex): Tại một thời điểm, 
thiết bị có thể vừa phát vừa thu. 
9 
3.2. Các loại cáp truyền dẫn 
3.2.1. Cáp đồng trục. 
3.2.2. Cáp xoắn đôi. 
3.2.3. Cáp quang. 
10 
3.2.1. Cáp đồng trục 
 Là kiểu cáp đầu tiên đƣợc dùng trong các LAN, 
cấu tạo của cáp đồng trục gồm: 
- Dây dẫn trung tâm: dây đồng hoặc dây đồng 
bện. 
- Một lớp cách điện giữa dây dẫn phía ngoài và 
dây dẫn phía trong. 
- Dây dẫn ngoài: bao quanh dây dẫn trung tâm 
dƣới dạng dây đồng bện hoặc lá. 
- Ngoài cùng là một lớp vỏ plastic bảo vệ cáp. 
11 
3.2.1. Cáp đồng trục 
12 
• Cấu tạo cáp đồng trục: 
3.2.1. Cáp đồng trục 
13 
• Đấu nối cáp và máy tính: 
Muốn đấu nối cáp đồng trục dày ta dùng 
transceiver và nối kết vào máy tính thông qua 
cổng AUI. 
3.2.1. Cáp đồng trục 
14 
• Phân loại: 
- Cáp mỏng (thin cable/thinnet): có đƣờng 
kính khoảng 6mm, thuộc họ RG-58, chiều dài 
đƣờng chạy tối đa là 185 m. 
- Cáp dày (thick cable/thicknet): có đƣờng 
kính khoảng 13mm thuộc họ RG-58, chiều 
dài đƣờng chạy tối đa 500m. 
3.2.2. Cáp xoắn đôi 
15 
• Cáp xoắn đôi gồm nhiều cặp dây đồng xoắn lại 
với nhau nhằm chống phát xạ nhiễu điện từ. 
• Có 2 loại đƣợc sử dụng rộng rãi trong mạng 
LAN: 
- Cáp xoắn đôi có vỏ bọc chống nhiễu STP 
(Shielded Twisted- Pair). 
- Cáp xoắn đôi không có vỏ bọc chống nhiễu 
UTP (Unshielded Twisted- Pair). 
Cáp xoắn đôi STP 
16 
• Gồm nhiều cặp xoắn đƣợc phủ bên ngoài một 
lớp vỏ làm bằng dây đồng bện. 
• Chống đƣợc nhiễu từ bên ngoài và phát xạ 
nhiễu bên trong. 
• Khoảng cách truyền tín hiệu xa hơn cáp UTP 
Cáp xoắn đôi STP 
17 
• Chi phí: Rẻ hơn cáp quang nhƣng đắt tiền 
hơn cáp UTP. 
• Tốc độ truyền: Lý thuyết 500Mbps, thực tế 
khoảng 150Mbps. 
• Độ suy hao: Tín hiệu yếu dần nếu cáp dài, tối 
đa là 100m. 
Cáp xoắn đôi UTP 
18 
• Gồm nhiều cặp xoắn nhƣ cáp STP nhƣng 
không có lớp vỏ đồng chống nhiễu. 
• Sƣ dụng chuẩn 10BaseT hoặc 100BaseT. 
• Dễ bị nhiễu khi đặt gần thiết bị hoặc cáp khác. 
• Chiều dài tối đa là 100m. 
Cáp xoắn đôi UTP 
19 
• Có 5 loại cáp UTP: 
- Loại 1: truyền âm thanh, tốc độ < 4Mbps. 
- Loại 2: gồm bốn dây xoắn đôi, tốc độ 4Mbps. 
- Loại 3: truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 10 
Mbps. Cáp này gồm bốn dây xoắn đôi với ba 
mắt xoắn trên mỗi foot (1 foot = 0.3048 mét). 
- Loại 4: truyền dữ liệu, bốn cặp xoắn đôi, tốc 
độ đạt đƣợc 16 Mbps. 
- Loại 5: truyền dữ liệu, bốn cặp xoắn đôi, tốc 
độ 100Mbps. 
3.2.3. Cáp quang 
20 
• Dùng ánh sáng để truyền dẫn tín hiệu. 
• Tín hiệu ít bị suy hao và thƣờng đƣợc dùng cho 
kết nối ở khoảng cách xa. 
• Sợi cáp quang đƣợc cấu tạo từ ba thành phần 
chính: 
- Lõi (core): làm bằng sợi thủy tinh hoặc plastic 
để truyền dẫn ánh sáng. 
- Lớp phản xạ ánh sáng (cladding): bảo vệ, 
phản xạ ánh sáng trở lại core 
- Lớp vỏ bảo vệ chính (primary coating): là 
lớp vỏ nhựa PVC giúp bảo vệ core và cladding 
không bị bụi, ẩm, trầy xước. 
3.2.3. Cáp quang (tt) 
21 
• Gồm có 2 loại phổ biến: 
- GOF (Glass Optical Fiber) – cáp quang làm 
bằng thuỷ tinh. 
- POF (Plastic Optical Fiber) – cáp quang làm 
bằng plastic. 
3.2.3. Cáp quang (tt) 
22 
• Lớp bảo vệ cáp quang: 
- Strength member: là lớp chịu nhiệt, chịu kéo 
căng. 
- Buffer: thƣờng làm bằng nhựa PVC, bảo vệ 
tránh va đập, ẩm ƣớt. 
- Jacket: có khả năng chịu va đập, nhiệt và chịu 
mài mòn, bảo vệ phần bên trong tránh ẩm ƣớt và 
các ảnh hƣởng từ môi trƣờng. 
3.2.3. Cáp quang (tt) 
23 
• Phân loại cáp quang: 
- Cáp quang Singlemode (SM) 
- Cáp quang Multimode (MM) 
3.2.3. Cáp quang (tt) 
24 
• Cáp quang Singlemode (SM): 
- Là loại cáp quang có đƣờng kính core khá 
nhỏ (9µm), sử dụng nguồn phát laser truyền 
tia sáng xuyên suốt. 
- Tín hiệu ít suy hao, tốc độ lớn. 
- SM thƣờng hoạt động ở 2 bƣớc sóng 
1310nm, 1550nm. 
- Khoảng cách truyền rất xa. 
3.2.3. Cáp quang (tt) 
25 
• Cáp quang Multimode (MM): 
- Là loại cáp quang có đƣờng kính core lớn 
hơn SM (khoảng 50µm, 62.5µm). 
- Sử dụng nguồn sáng LED (Light Emitting 
Diode) hoặc laser để truyền tia sáng và 
thƣờng hoạt động ở 2 bƣớc sóng 850nm, 
1300nm. 
- Ứng dụng nhiều với khoảng cách <5Km. 
- Multimode có hai kiểu truyền: chiết xuất bƣớc 
(Step index) và chiết xuất liên tục (Graded 
index). 
3.2.3. Cáp quang (tt) 
26 
• Đƣờng đi của ánh sáng trong các loại cáp 
quang: 
3.2.3. Cáp quang (tt) 
27 
• Ưu điểm của cáp quang: 
- Dung lƣợng lớn, dễ dàng lắp đặt. 
- Không bị nhiễu bởi tín hiệu điện, điện từ. 
- Có tính cách điện nên đảm bảo tính an toàn. 
- Tính bảo mật, độ tin cậy cao. 
- Tính linh hoạt do các hệ thống thông tin quang 
đều khả dụng cho hầu hết các dạng thông tin 
số liệu, thoại và video. 
- Dễ dàng nâng cấp khi cần thiết. 
Thông số cơ bản các loại cáp 
28 
3.3. Đƣờng truyền vô tuyến 
29 
• Khắc phục những nhƣợc điểm của các loại cáp. 
• Đƣờng truyền vô tuyến mang lại những lợi ích: 
- Cung cấp kết nối tạm thời với mạng cáp có sẵn. 
- Ngƣời dùng di chuyển vẫn có thể kết nối vào 
mạng. 
- Phù hợp với địa hình phức tạp. 
- Phù hợp phục vụ hiều kết nối cùng lúc. 
- Dùng cho mạng có giới hạn rộng lớn. 
- Dùng cho kết nối dự phòng cho các kết nối hệ 
thống cáp 
3.3. Đƣờng truyền vô tuyến 
30 
• Một số hạn chế: 
- Tín hiệu không an toàn, dễ bị xâm nhập, nghe 
lén. 
- Khi có vật cản thì tín hiệu bị suy yếu rất 
nhanh. 
- Băng thông hệ thống không cao. 
3.3. Đƣờng truyền vô tuyến 
31 
• Sóng vô tuyến (Radio): 
- Sóng radio (10 KHz - 1 GHz), trong miền này 
ta có rất nhiều dải tần ví dụ nhƣ: sóng ngắn, 
VHF (dùng cho tivi và radio FM), UHF (dùng 
cho tivi). 
- Dải tần 2,4GHz là vùng tự do, các thiết bị 
Wireless dùng dải tần này. 
- Mạng di động thƣờng sử dụng băng tần 900 
MHz hoặc 1800 MHz 
3.3. Đƣờng truyền vô tuyến 
32 
• Sóng vô tuyến (Radio): 
3.3. Đƣờng truyền vô tuyến 
33 
• Sóng Viba: 
- Truyền thông viba thƣờng có hai dạng: truyền 
thông trên mặt đất và các nối kết với vệ tinh. 
- Miền tần số của viba mặt đất khoảng 21-23 
GHz. 
- Băng thông từ 1- 10Mbps. 
- Phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết, công 
suất và tần số phát 
3.3. Đƣờng truyền vô tuyến 
34 
• Hồng ngoại: 
- Dùng tia hồng ngoại để truyền tải dữ liệu giữa 
các thiết bị. 
- Tia hồng ngoại có dải thông cao → truyền tín 
hiệu ở tốc độ cao (từ 1- 10Mbps). 
- Miền tần số từ 100GHz – 1000GHz. 
3.3. Đƣờng truyền vô tuyến 
35 
• Hồng ngoại: gồm có 4 loại 
- Mạng đường ngắm: mạng này chỉ truyền khi 
máy phát và máy thu có một đƣờng ngắm rõ rệt 
giữa chúng. 
- Mạng hồng ngoại tán xạ: kỹ thuật này phát tia 
truyền dội tƣờng và sàn nhà rồi mới đến máy thu. 
- Mạng phản xạ: Máy thu-phát quang đặt gần máy 
tính sẽ truyền tới một vị trí chung, tại đây tia 
truyền đƣợc đổi hƣớng đến máy tính thích hợp. 
- Broadband optical telepoint: loại mạng cục bộ 
vô tuyến hồng ngoại cung cấp các dịch vụ dải 
rộng. 
3.4. Các loại thiết bị mạng 
36 
3.4.1. Card mạng 
3.4.2. Modem (bộ điều chế và giải điều chế). 
3.4.3. Repeaer (Bộ khuếch đại tín hiệu) 
3.4.4. Hub 
3.4.5. Bridge (Cầu nối). 
3.4.6. Switch (Bộ chia mạng) 
3.4.7. Router (Bộ định tuyến). 
3.4.8. Gateway – Proxy 
3.4.9. Wireless Access Point 
3.4. Các loại thiết bị mạng 
37 
3.4.1. Card mạng (NIC) 
38 
 Là thiết bị nối kết giữa máy tính và cáp mạng. 
 Giao tiếp với máy tính qua các khe cắm nhƣ: 
ISA, PCI hay USP 
 Phần giao tiếp với cáp mạng thông thƣờng 
theo các chuẩn nhƣ: AUI, BNC, UTP 
 Chức năng của Card mạng: 
- Chuẩn bị đưa dữ liệu lên mạng. 
- Gửi dữ liệu đến máy tính khác. 
- Kiểm soát luồng dữ liệu giữa máy tính và hệ 
thống cáp. 
3.4.1. Card mạng (NIC) 
39 
 Địa chỉ MAC (Media Access Control): 
- Là địa chỉ riêng dành cho mỗi Card mạng. 
- Địa chỉ này do IEEE cấp cho nhà sản xuất. 
- Đƣợc gán cố định vào chip của mỗi card 
mạng. 
- Gồm 6 byte, 3 byte đầu là mã số nhà sản 
xuất, 3 byte sau là số serial của card mạng do 
hãng đó sản xuất. 
- VD: 00A0C90C4B3F 
3.4.1. Card mạng (NIC) 
40 
Network Interfare Card (NIC) 
3.4.2. Modem 
41 
 Sơ đồ truyền dữ liệu qua Modem: 
3.4.2. Modem (tt) 
42 
 Là thiết bị dùng để nối hai máy tính hay hai 
thiết bị ở xa thông qua mạng điện thoại. 
 Modem giúp nối các mạng LAN ở xa thành 
một mạng WAN. 
 Chức năng: 
- chuyển đổi tín hiệu số (digital) thành tín hiệu 
tƣơng tự (analog) để truyền dữ liệu trên dây 
điện thoại. 
- Tại đầu nhận, Modem chuyển ngƣợc lại từ 
dạng tín hiệu tƣơng tự sang dạng tín hiệu số. 
3.4.3. Reapeter (bộ chuyển tiếp) 
43 
 Là thiết bị khuếch đại tín hiệu khi truyền trên 
một khoảng cách lớn. 
 Hoạt động ở tầng vật lý trong mô hình OSI. 
 Khi dùng nhiều thì tín hiệu sẽ bị sai lệch. 
3.4.3. Reapeter (tt) 
44 
3.4.4. Hub (bộ tập trung) 
45 
 Là thiết bị giống nhƣ Repeater nhƣng nhiều 
port hơn cho phép nhiều máy tính nối tập 
trung về thiết bị này. 
 Chức năng giống với Repeater. 
 Gồm có 3 loại: 
- Passive Hub 
- Active Hub 
- Intelligent Hub 
3.4.4. Hub (tt) 
46 
 Hub thụ động (Passive Hub): chỉ đảm bảo 
chức năng kết nối, không xử lý lại tín hiệu. 
 Hub chủ động (Active Hub): có khả năng 
khuếch đại tín hiệu để chống suy hao. 
 Hub thông minh (Intelligent Hub): là Hub chủ 
động nhƣng có thêm khả năng tạo ra các gói 
tin thông báo hoạt động của mình giúp cho 
việc quản trị mạng dễ dàng hơn. 
3.4.5. Bridge (Cầu nối) 
47 
 Là thiết bị cho phép nối kết hai nhánh mạng, 
có chức năng chuyển có chọn lọc các gói tin 
đến nhánh mạng chứa máy nhận gói tin. 
 Trong Bridge có bảng địa chỉ MAC, bảng địa 
chỉ này sẽ đƣợc dùng để quyết định đƣờng đi 
của gói tin. 
3.4.5. Bridge (tt) 
48 
Hub Hub 
Bridge 
3.4.6. Switch (bộ chuyển mạch) 
49 
 Là thiết bị giống nhƣ bridge nhƣng nhiều port 
hơn cho phép ghép nối nhiều đoạn mạng với 
nhau. 
 Dựa vào bảng địa chỉ MAC để quyết định gói 
tin nào đi ra port nào. 
 Hoạt động tại lớp 2 trong mô hình OSI. 
3.4.6. Switch (tt) 
50 
 Quá trình xử lý gói tin: 
1. Kiểm tra địa chỉ nguồn của gói tin trong bảng 
MAC 
2. Kiểm tra địa chỉ đích có trong bảng MAC chƣa: 
- Nếu chƣa có thì nó sẽ gởi gói tin ra tất cả các 
port (ngoại trừ port gói tin đi vào). 
- Nếu địa chỉ đích đã có trong bảng MAC: 
 Nếu port đích trùng với port nguồn thì Switch 
(hoặc Bridge) sẽ loại bỏ gói tin. 
 Nếu port đích khác với port nguồn thì gói tin sẽ 
được gởi ra port đích tương ứng. 
3.4.6. Switch (tt) 
51 
 Hỗ trợ một số tính năng nâng cao: 
- Hỗ trợ nhiều giao tiếp đồng thời, tăng băng 
thông trên toàn mạng. 
- Hỗ trợ giao thiếp song công: gửi và nhận tin 
trên cùng một cổng. 
- Điều hòa tốc độ kênh truyền: Các kênh truyền 
có tốc độ khác nhau giao tiếp đƣợc với nhau. 
3.4.7. Router (Bộ định tuyến) 
52 
 Là thiết bị liên mạng hoạt động ở tầng 3 của 
mô hình OSI, nối nhiều mạng với nhau thành 
một liên mạng. 
 Nhiệm vụ: chuyển tiếp các gói tin từ mạng này 
tới mạng kia để đến đƣợc các máy nhận. 
 Dùng bảng định tuyến (Routing table) để lƣu 
thông tin về mạng→ tìm đƣờng đi tối ƣu cho 
gói tin. 
 Bảng định tuyến: chứa thông tin về đƣờng đi, 
ƣớc lƣợng khoảng cách, thời gian 
3.4.7. Router (tt) 
53 
3.4.7. Router (tt) 
54 
 Nguyên lý hoạt động: 
Khi một gói tin đến Router, nó tiến hành kiểm tra 
IP đích của gói tin: 
- Nếu đ/c IP đích có trong bảng định tuyến→ 
Router gửi gói tin đến port tƣơng ứng. 
- Nếu đ/c IP đích không có trong bảng→ 
Router kiểm tra trong bảng có khai báo 
Default Gateway? 
Nếu có, gói tin đến Default Gateway tương 
ứng. 
Nếu không khai báo thì gói tin bị loại bỏ 
3.4.7. Router (tt) 
55 
 Đường đi gói tin: 
3.4.8. Gateway -Proxy 
56 
 Là thiết bị trung gian dùng để nối kết mạng nội 
bộ bên trong và mạng bên ngoài. 
 Chức năng: kiểm soát tất cả các luồng dữ liệu 
đi ra và vào mạng nhằm ngăn chặn hacker tấn 
công. 
 Proxy hoạt động giống nhƣ một Firewall. 
 Proxy cho phép thiết lập các danh sách đƣợc 
phép truy cập vào mạng nội bộ bên trong, 
cũng nhƣ danh sách các ứng dụng mà mạng 
nội bộ bên trong có thể truy cập ra mạng bên 
ngoài.