Chương 12: Mạng diện rộng và mạng

quy mô lớn

Các khái niệm mạng cơ bản 2

Mục đích bài học

Mô tả các khái niệm về mạng diện rộng WAN

Tìm hiểu cách sử dụng, lợi ích, và hạn chế của các công nghệ WAN cao cấp như: ATM, FDDI, SONET, và SMDS

Các khái niệm mạng cơ bản 3

Các công nghệ truyền thông mạng WAN

Mạng WAN trải dài trên nhiều vùng địa lý Gồm nhiều mạng LAN liên kết với nhau qua bộ định tuyến

(router) hoặc switch

Dùng các đường thuê bao riêng từ nhà cung cấp dịch vụ (ISP) hoặc telco, gồm: Mạng chuyển mạch gói Cáp quang Truyền thông sóng viba Vệ tinh Hệ thống cáp đồng trục (cáp TV)

Các khái niệm mạng cơ bản 4

Công nghệ truyền thông mạng WAN (tiếp)

Khi chọn công nghệ ta nên xem xét đến tốc độ, tin cậy, giá cả, và luôn có sẵn trên thị trường

WAN có nhiều công nghệ cùng hoạt động ràng buộc với bộ định tuyến và cổng nối (gateway) Internet là mạng WAN lớn nhất bao gồm tất cả các

công nghệ 3 công nghệ chính:

Analog: tương tự Digital: kỹ thuật số Packet switching: chuyển mạch gói

Các khái niệm mạng cơ bản 5

Kết nối tương tự (Analog Connectivity)

Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN) hoặc POTS (hệ thống điện thoại cũ) Sử dụng dây điện thoại và modem, hình 12-1 Tốc độ rất chậm, chất lượng thấp, chi phí thấp Chất lượng không nhất quán bởi dùng dịch vụ chuyển

mạch vòng

Bảng 12-1 liệt kê danh sách các loại dây PSTN và khả năng

Các khái niệm mạng cơ bản 6

Liên kết mạng PSTN đơn

Hình 12-1 Liên kết mạng PSTN đơn giản

Các khái niệm mạng cơ bản 7

Các loại dây PSTN

Loại dây Đặc điểm

1 Chỉ mang tín hiệu âm thanh

2 Tín hiệu âm thanh cùng với kiểm soát chất lượng

3 Âm thanh và sóng radio

4 Ít hơn các ứng dụng dùng 1200 bps dữ liệu

5 Chỉ dữ liệu cơ bản

6 Âm thanh và dữ liệu truyền trên những mạch vòng

7 Âm thanh và dữ liệu trên những đường riêng

8 Âm thanh và dữ liệu truyền qua giữa các máy tính

9 Truyền âm thanh và hình ảnh

10 Kiểm soát chất lượng dữ liệu

Bảng 12-1

Các khái niệm mạng cơ bản 8

Liên kết Analog

Đường thuê bao riêng (Leased) tăng chất lượng truyền Chi phí cao, chất lượng truyền tốt

Kiểm tra tình trạng dây để cải thiện chất lượng mạch vòng dành riêng Kết quả: tốc độ truyền ổn định, chất lượng tín hiệu

tăng, và giảm nhiễu Các ký tự và con số thể hiện tình trạng của dây

Các khái niệm mạng cơ bản 9

Liên kết Analog (tiếp)

Để quyết định chọn giữa truyền thông dial-up hoặc PSTN, xem xét đến một số yếu tố sau: Thời gian kết nối (dài, ngắn) Chi phí dịch vụ và mức sử dụng Cải tiến về chất lượng đường dây, mạch vòng dành

riêng Định mức chi phí với kết nối liên tục 24h/1ngày ,

7ngày/tuần

Các khái niệm mạng cơ bản 10

Kết nối Digital

Digital Data Lines (DDS) là đường truyền đồng bộ trực tiếp hay đồng bộ điểm điểm Đạt tốc độ 2.4, 4.8, 9.6, hoặc 56 Kbps, gần như không bị lỗi đường truyền

Có 4 loại đường DDS là ISDN, T1, T3, và switch 56K

Dùng thiết bị Channel Service Unit/Data Service Unit (CSU/DSU) thay cho modem Xem hình 12-2

Các khái niệm mạng cơ bản 11

Kết nối mạng DDS dùng thiết bị CSU/DSU

Hình 12-2 Kết nối mạng DDS dung thiết bị CSU/DSU

Bộ lặp

Bộ lặpCầu nối

Dịch vụ số đường dài tốc

độ cao

Các khái niệm mạng cơ bản 12

T1

Là đường kỹ thuật số tốc độ cao, có thể đạt 1.544 Mbps Dùng 2 dây để truyền song công dữ liệu Một dây truyền; dây kia nhận dữ liệu 24 kênh riêng lẻ, mỗi kênh có tốc độ 64Kbps

Phân kênh T1 có thể được chia làm 1 hoặc nhiều kênh nhỏ

Bảng 12-2 chỉ rõ các đặc điểm của bản sao E1 (dùng tại Châu Âu)

Các khái niệm mạng cơ bản 13

Kênh E/tốc độ truyền

Kênh tiếng Sóng mang

E1 Tốc độ

30 E1 1 2.048

120 E2 4 8.448

480 E3 16 34.368

Bảng 12-2 Kênh E và tốc độ

Các khái niệm mạng cơ bản 14

Dồn kênh

Còn gọi là trộn kênh Các dữ liệu được truyền thông đồng thời trên

cùng một kênh Do hãng Bell Lab phát triển cho dây telephone Dùng trên đường T1 để truyền đi các thông tin

được trộn vào nhau từ nhiều nguồn trên một đường dây

Các khái niệm mạng cơ bản 15

Chia kênh

T1 gồm 24 kênh truyền, mỗi đường có tốc độ 64 Kbps 64 Kbps còn gọi là tốc độ DS-0

T1 dùng toàn bộ 24 kênh được gọi là DS-1 Bảng 12-3 liệt kê các tốc độ DS Dùng kỹ thuật dồn kênh có thể tăng DS-1 lên

DS-4 nhưng yêu cầu dùng cáp quang

Các khái niệm mạng cơ bản 16

Kênh DS /Tốc độ

DS Sóng mang T1 Kênh Tốc độ

DS-0 N/A N/A 1 .064

DS-1 T1 1 24 1.544

DS-2 T1C 2 48 3.152

Bảng 12-3

Các khái niệm mạng cơ bản 17

T3

Gồm 28 dây T1 tức là 672 kênh Tốc độ truyền lên đến 44,736 Mbps Đường T3 có thể được thuê bao với tốc độ 6

Mbps

Các khái niệm mạng cơ bản 18

Switch 56K

Có từ rất lâu, là các liên kết truyền thông kỹ thuật số điểm-điểm

Đường truyền được thiết lập khi người dùng có nhu cầu và kết thúc khi không còn truyền thông

Tính cước trên từng phút sử dụng

Các khái niệm mạng cơ bản 19

Mạng số da dịch vụ (ISDN)

Là kênh truyền đơn tốc độ: 64 Kbps Tính cước trên thời gian kết nối Tốc độ truyền có thể gấp 2 đên 4 lần POTS 2 dịch vụ của ISDN

Tốc độ giao tiếp cơ sở (Basic Rate Interface-BRI) – gồm 2 kênh Kênh B (64 Kbps): truyền dữ liệu. Kênh D (16 Kbps): thiết lập và kiểm soát đường truyền

Giao diện tốc độ sơ cấp (Primary Rate Interface-PRI) – gồm 23 kênh B và D

Các khái niệm mạng cơ bản 20

B-ISDN (Broadband ISDN)

Là công nghệ đang nổi lên Tốc độ truyền cao hơn ISDN chuẩn Từ 64 Kbps đến hơn 100 Mbps Làm việc với cáp quang

Các khái niệm mạng cơ bản 21

Mạng chuyển mạch gói (Packet-Switching)

Là công nghệ nhanh, hiệu quả, và tin cậy Internet là một mạng chuyển mạch gói Chia dữ liệu thành những gói nhỏ

Các gói lỗi sẽ được truyền lại Dùng kỹ thuật định tuyến để truyền gói tin

Hình 12-3 mô tả mạng chuyển mạch gói

Các khái niệm mạng cơ bản 22

Mạng chuyển mạch gói đơn giản

Hình 12-3 Mạng chuyển mạch gói đơn giản

Nguồn Đích

Các khái niệm mạng cơ bản 23

Mạch ảo

Một đường dành riêng truyền thông (tạm thời) giữa 2 điểm Là kết nối có mang ý nghĩa logic

2 kiểu: Mạch ảo chuyển mạch (Switched virtual circuits-

SVCs) chỉ thiết lập khi có nhu cầu Mạch ảo vĩnh cửu (Permanent virtual circuits-PVCs)

duy trì vĩnh viễn

Các khái niệm mạng cơ bản 24

X.25

Định nghĩa các kết nối từ máy tính đến mạng chuyển mạch gói: Kết nối các trạm từ xa đến máy tính trung tâm Sủ dụng mạch ảo SVC Kết hợp với mạng dữ liệu chung (PDNs) Sử dụng các thiết bị đầu cuối (DTE) và

thiết bị truyền thông dữ liệu (DCE)

Các khái niệm mạng cơ bản 25

X.25 (tiếp)

3 phương pháp kết nối trong mạng X.25: Card X.25 NIC trong máy tính Packet assembler/disassembler (PAD) Cổng nối mạng LAN/WAN X.25

Tin cậy, không lỗi đường truyền Hiện nay ít được dùng vì hạn chế về tốc độ

Các khái niệm mạng cơ bản 26

Frame Relay

Sử dụng kỹ thuật mạch ảo PVC điểm - đểm Tạo các kết nối mạng WAN qua mạng chuyển mạch gói kỹ thuật

số Thông lượng cao, nhưng không soát lỗi

Tốc độ truyền: 56 Kbps đến 1.544 Mbps Chi phí thấp; dùng chuẩn Tốc độ thông tin được cam kết

Committed Information Rate (CIR) dựa trên cơ sở băng thông rộng của PVC

Người dùng thường sử dụng tốc độ 64-Kbps CIR Sử dụng CSU/DSUs Xem hình 12-4

Các khái niệm mạng cơ bản 27

Mô tả đơn giản về mạngFrame Relay

Chi nhánh

Hình 12-4 Mô tả đơn giản về mạng Frame Relay

Chi nhánhCông ty

Kết nối Frame relay đến telco

Các khái niệm mạng cơ bản 28

Các công nghệ WAN cao cấp

Các công nghệ WAN đang có được nhu cầu sử dụng cao

Đưa ra giới hạn của tốc độ và tính tin cậy Các công nghệ này bao gồm:

Truyền không đồng bộ (Asynchronous Transfer Mode-ATM) Giao diện dữ liệu phân bố theo cáp quang (Fiber Distributed

Data Interface-FDDI) Mạng quang đồng bộ (Synchronous Optical Network-SONET) Dịch vụ số liệu nhiều Megabit có chuyển mạch (Switched

Multimegabit Data Service-SMDS)

Các khái niệm mạng cơ bản 29

Truyền không đồng bộ (ATM)

Công nghệ chuyển mạch tốc độ cao sử dụng đường truyến kỹ thuật số Sử dụng Đơn vị dữ liệu giao thức (PDUs) có kích thước cố

định 53 byte, trong đó dùng 5bit để kiểm tra lỗi, sử dụng tại tầng liên kết dữ liệu

Hỗ trợ tốc độ là 622 Mbps đối với đường truyền cáp quang, nhưng trên lý thuyết có thể đạt đến 2.4 Gbps

Có thể sử dụng SVC hoặc PVC giữa các điểm kết nối

Các khái niệm mạng cơ bản 30

Giao diện dữ liệu phân bố theo cáp quang (FDDI)

Kết nối các mạng LAN vòng xoay 2 chiều tốc độ cao dùng cáp quang Tốc độ 100 Mbps Truyền đa thẻ bài

Hình 12-5 chỉ rõ 2 vòng tròn đồng tâm Sử dụng vòng phụ khi vòng tròn chính bị lỗi

Độ dài đường truyền tối đa là 100km (62 dặm) Thường sử dụng một nhóm các máy chủ mà

chức năng làm việc như một máy chủ đơn

Các khái niệm mạng cơ bản 31

Mạng FDDI

Hình 12-5 Mạng FDDI

Vòng chính

Vòng phụ

Các khái niệm mạng cơ bản 32

Mạng quang đồng bộ (SONET)

Được phát triển bởi Bell, là chuẩn giao tiếp nhằm giúp các mạng (ở các kiến trúc) khác nhau có thể liên kết với nhau

Là công nghệ WAN sử dụng cáp quang Truyền âm thanh, dữ liệu, và hình ảnh tại tốc độ

nhân của 51.84 Mbps Truyền thông đường dài gần như không lỗi Định nghĩa tốc độ truyền theo các mức truyền tải

bằng cáp quang (optical carrier (OC))

Các khái niệm mạng cơ bản 33

Dịch vụ số liệu nhiều Megabit có chuyển mạch (SMDS)

Là công nghệ mạng WAN được phát triển bởi hãng Bellcore

Cung cấp hệ mạng tốc cao, giá dẻ, tốc độ từ 1.544 đến 45 Mbps

Sử dụng gói (cell) có kích thước 53 byte cố định Không kiểm tra lỗi

Các khái niệm mạng cơ bản 34

Triển khai mạng WAN

3 Vùng thực thi của mạng WAN: Customer equipment: thiết bị cá nhân Provider equipment: thiết bị nhà cung cấp The last mile

Các khái niệm mạng cơ bản 35

Thiết bị khách hàng (Customer Equipment)

Thiết bị tài sản khách hàng (CPE): thiết bị truyền thông cá nhân

Các thiết bị chuẩn như: bộ định tuyến, modem, và CSU/DSU Modems: kết nối tương tự CSU/DSU: mạch kỹ thuật số

Kết nối từ CPE đến panel được gọi là điểm ranh giới Điểm ranh giới là điểm kết thúc của CPE và là điểm bắt

đầu liên kết đến nhà cung cấp

Các khái niệm mạng cơ bản 36

Thiết bị nhà cung cấp (Provider Equipment)

Thường được dùng tại Văn phòng trung tâm (Central Office (CO))

Phương tiện truyền thông từ điểm ranh giới cá nhân đến CO

Liên kết giữa điểm ranh giới đến CO được gọi là mạch nội bộ hay last mile

Các thiết bị này bao gồm switch Frame Relay, switch X.25, SMDS hoặc các công nghệ WAN đặc trưng khác

Các khái niệm mạng cơ bản 37

Last Mile

Last mile kết nối giữa thiết bị CPE và CO Thiết bị truyền và nhận dữ liệu trên mạch nội bộ gọi là

data circuit-termination equipment (DCE) (thiết bị đầu cuối mạch dữ liệu) Thường là modem hoặc CSU/DSU

Thiết bị chuyển dữ liệu từ mạng LAN đến DCE được gọi là data terminal equipment (DTE) (thiết bị đầu cuối dữ liệu) DTE thường là bộ định tuyến hoặc cầu nối Xem hình 12-6

Các khái niệm mạng cơ bản 38

Kết nối WAN

Hình 12-6 Kết nối WAN

Local lo

op

hoặc L

ast

MileRanh giới

Các thiết bị bên trong

Các khái niệm mạng cơ bản 39

Tóm tắt chương

Mạng WAN là liên kết xuyên địa lý giữa các mạng LAN

Đứng từ góc độ người dùng, WAN và LAN là giống nhau, chỉ khác nhau ở thời gian phản ứng (trả lời)

WAN dùng rất nhiều công nghệ để thiết lập những kết nối đường dài, bao gồm chuyển mạch gói, cáp quang, sóng viba, liên kết vệ tinh, và hệ cáp đồng trục Ti Vi

Các khái niệm mạng cơ bản 40

Tóm tắt chương (tiếp)

Một số công nghệ giá thành thấp, băng thông trung bình như DSL và cable modem vẫn đang tiếp tục sử dụng kỹ thuật SOHO Connection (là kỹ thuật dùng kết nối nhiều máy tính vào mạng Internet chỉ dùng một liên kết vật lý)

DSL và cable modem, người dùng không cần trả thêm phí cho các thiết bị CSU/DSU và băng thông mà frame relay, T1, và T3 yêu cầu

T1 và các Tx khác bao gồm tập các dây cáp xoắn Phân kênh của chúng có thể được thuê bao

Các khái niệm mạng cơ bản 41

Tóm tắt chương (tiếp)

Dồn kênh là tiến trình kết hợp và phân phát các dữ liệu từ nhiều nguồn trên một dây cáp đơn

Mạng chuyển mạch gói là công nghệ mạng WAN

nhanh, hiệu quả, và tin cậy FDDI là công nghệ bị giới hạn khoảng cách, dùng

cáp quang có tốc độ 100-Mbps, hạn chế lỗi SONET là công nghệ WAN có giao diện không

như các mạng đường dài