Internetworking Concepts Overview

Mạng máy tính hay hệ thống mạng (tiếng Anh: computer network hay network system), là một tập hợp các máy tính tự hoạt được kết nối nhau thông qua các phương tiện truyền dẫn để nhằm cho phép chia sẻ tài nguyên: máy in, máy fax, tệp tin, dữ liệu….
Một máy tính được gọi là tự hoạt (autonomous) nếu nó có thể khởi động, vận hành các phần mềm đã cài đặt và tắt máy mà không cần phải có sự điều khiển hay chi phối bởi một máy tính khác.
Các thành phần của mạng có thể bao gồm:

———————–
Lịch sử mạng máy tính
Máy tính của thập niên 1940 là các thiết bị cơ-điện tử lớn và rất dễ hỏng. Sự phát minh ra transitor bán dẫn vào năm 1947 tạo ra cơ hội để làm ra chiếc máy tính nhỏ và đáng tin cậy hơn.
Năm 1950, các máy tính lớn mainframe chạy bởi các chương trình ghi trên thẻ đục lỗ (punched card) bắt đầu được dùng trong các học viện lớn. Điều này tuy tạo nhiều thuận lợi với máy tính có khả năng được lập trình nhưng cũng có rất nhiều khó khăn trong việc tạo ra các chương trình dựa trên thẻ đục lỗ này.
Vào cuối thập niên 1950, người ta phát minh ra mạch tích hợp (IC) chứa nhiều transitor trên một mẫu bán dẫn nhỏ, tạo ra một bước nhảy vọt trong việc chế tạo các máy tính mạnh hơn, nhanh hơn và nhỏ hơn. Đến nay, IC có thể chứa hàng triệu transistor trên một mạch.
Vào cuối thập niên 1960, đầu thập niên 1970, các máy tính nhỏ được gọi là minicomputer bắt đầu xuất hiện.
Năm 1977, công ty máy tính Apple Computer giới thiệu máy vi tính cũng được gọi là máy tính cá nhân (personal computer – PC).
Năm 1981, IBM đưa ra máy tính cá nhân đầu tiên. Sự thu nhỏ ngày càng tinh vi hơn của các IC đưa đến việc sử dụng rộng rãi máy tính cá nhân tại nhà và trong kinh doanh.
Vào giữa thập niên 1980, người sử dụng dùng các máy tính độc lập bắt đầu chia sẻ các tập tin bằng cách dùng modem kết nối với các máy tính khác. Cách thức này được gọi là điểm nối điểm, hay truyền theo kiểu quay số. Khái niệm này được mở rộng bằng cách dùng các máy tính là trung tâm truyền tin trong một kết nối quay số. Các máy tính này được gọi là sàn thông báo (bulletin board). Các người dùng kết nối đến sàn thông báo này, để lại đó hay lấy đi các thông điệp, cũng như gửi lên hay tải về các tập tin. Hạn chế của hệ thống là có rất ít hướng truyền tin, và chỉ với những ai biết về sàn thông báo đó. Ngoài ra, các máy tính tại sàn thông báo cần một modem cho mỗi kết nối, khi số lượng kết nối tăng lên, hệ thống không thề đáp ứng được nhu cầu.
Qua các thập niên 1950, 1970, 1980 và 1990, Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đã phát triển các mạng diện rộng WAN có độ tin cậy cao, nhằm phục vụ các mục đích quân sự và khoa học. Công nghệ này khác truyền tin điểm nối điểm. Nó cho phép nhiều máy tính kết nối lại với nhau bằng các đường dẫn khác nhau. Bản thân mạng sẽ xách định dữ liệu di chuyển từ máy tính này đến máy tính khác như thế nào. Thay vì chỉ có thể thông tin với một máy tính tại một thời điểm, nó có thể thông tin với nhiều máy tính cùng lúc bằng cùng một kết nối. Sau này, WAN của Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đã trở thành Internet.

————————

Ứng dụng của mạng máy tính

  • Trong các tổ chức: Trước khi có mạng, trong các tổ chức, mỗi nơi đều phải có chỗ lưu trữ dữ liệu riêng, các thông tin trong nội bộ sẽ khó được cập nhật kịp thời; một ứng dụng ở nơi này không thể chia sẻ cho nơi khác. Với một hệ thống mạng người ta có thể:
    1. Chia sẻ các tài nguyên: Các ứng dụng, kho dữ liệu và các tài nguyên khác như sức mạnh của các CPU được dùng chung và chia sẻ thì cả hệ thống máy tính sẽ làm việc hữu hiệu hơn.
    2. Độ tin cậy và sự an toàn của thông tin cao hơn. Thông tin được cập nhật theo thời gian thực, do đó chính xác hơn. Một khi có một hay vài máy tính bị hỏng thì các máy còn lại vẫn có khả năng hoạt động và cung cấp dịch vụ không gây ách tắc.
    3. Tiết kiệm: qua kỹ thuật mạng người ta có thể tận dụng khả năng của hệ thống, chuyên môn hoá các máy tính, và do đó phục vụ đa dạng hoá hơn. Thí dụ: Hệ thống mạng có thể cung cấp dịch vụ suốt ngày và nhiều nơi có thể dùng cùng một chương trình ứng dụng, chia nhau cùng một cơ sở dữ liệu và các máy in, do dó tiết kiệm được rất nhiều.
      Ngoài ra, khi tạo mạng, người chủ chỉ cần đầu tư một hoặc vài máy tính có khả năng hoạt động cao để làm máy chủ cung cấp các dịch vụ chính yếu và đa số còn lại là các máy khách dùng để chạy các ứng dụng thông thường và khai thác hay yêu cầu các dịch vụ mà máy chủ cung cấp. Một hệ thống như vậy gọi là mạng có kiểu chủ-khách (client-server model).
      Người ta còn gọi các máy dùng để nối vào máy chủ là máy trạm (work-station). Tuy nhiên, các máy trạm vẫn có thể hoạt động độc lập mà không cần đến các dịch vụ cung cấp từ máy chủ.
    4. Mạng máy tính còn là một phương tiện thông tin mạnh và hữu hiệu giữa các cộng sự trong tổ chức.
  • Cho nhiều người: Hệ thống mạng cung cấp nhiều tiện lợi cho sự truyền thông tin trong các mối quan hệ người với người như là:
    1. Cung cấp thông tin từ xa giữa các cá nhân
    2. Liên lạc trực tiếp và riêng tư giữa các cá nhân với nhau
    3. Làm phương tiện giải trí chung: như các trò chơi, các thú tiêu khiển, chia sẻ phim ảnh, vv qua mạng.

Các ứng dụng quan trọng hiện tại qua mạng là: thư điện tử, hội nghị truyền hình (video conference), điện thoại Internet, giao dịch và lớp học ảo (e-learning hay virtual class), dịch vụ tìm kiếm thông tin qua các máy truy tìm, vv.

  • Các vấn đề xã hội: Quan hệ giữa người với người trở nên nhanh chóng, dễ dàng và gần gũi hơn cũng mang lại nhiều vấn đề xã hội cần giải quyết như:
    1. Lạm dụng hệ thống mạng để làm điều phi pháp hay thiếu đạo đức: Các tổ chức buôn người, khiêu dâm, lường gạt, hay tội phạm qua mạng, tổ chức tin tặc để ăn cắp tài sản của công dân và các cơ quan, tổ chức khủng bố, …
    2. Mạng càng lớn thì nguy cơ lan truyền các phần mềm ác tính càng dễ xảy ra.
    3. Hệ thống buôn bán trở nên khó kiểm soát hơn nhưng cũng tạo điều kiện cho cạnh tranh gay gắt hơn.
    4. Một vấn đề nảy sinh là xác định biên giới giữa việc kiểm soát nhân viên làm công và quyền tư hữu của họ. (Chủ thì muốn toàn quyền kiểm soát các điện thư hay các cuộc trò chuyện trực tuyến nhưng điều này có thể vi phạm nghiêm trọng quyền cá nhân).
    5. Vấn đề giáo dục thanh thiếu niên cũng trở nên khó khăn hơn vì các em có thể tham gia vào các việc trên mạng mà cha mẹ khó kiểm soát nổi.
    6. Hơn bao giờ hết với phương tiện thông tin nhanh chóng thì sự tự do ngôn luận hay lạm dụng quyền ngôn luận cũng có thể ảnh hưởng sâu rộng hơn trước đây như là các trường hợp của các phần mềm quảng cáo (adware) và các thư rác (spam mail).
NIC

PCMCIA

MODEM

repeater

switch

router

Cấu trúc liên kết mạng máy tính
Cấu hình của mạng là cấu trúc hình học không gian của mạng mà thực chất là cách bố trí các phần tử của mạng cũng như cách nối giữa chúng với nhau. Thông thường có các loại cấu hình của mạng là :
· Bus (trục cáp thẳng)
· Star (hình sao)
· Ring (vòng khép kín)
· Mesh (lưới)
Nếu máy tính được nối với nhau theo hàng dọc trên một đường (đoạn) cáp đơn lẻ, cấu hình này được xem như là cấu hình bus. Nếu máy tính nối với nhiều phân đoạn cáp rẽ nhánh từ một trung tâm điểm (còn gọi là HUB) thì cấu hình này gọi là cấu hình Star (hình sao). Nếu máy tính được nối với đoạn cáp tạo thành vòng tròn khép kín, cấu hình này gọi là cấu hình Ring (hình vòng).
Cấu hình mạng Bus
Cấu hình mạng Bus là phương pháp nối mạng vi tính đơn giản và phổ biến nhất. Cấu hình mạng bus bao gồm một dây cáp đơn lẻ nối tất cả máy tính trong mạng theo một hàng.

Cấu hình mạng Bus

Máy tính trên mạng bus giao tiếp bằng cách gửi dữ liệu đến một máy tính xác định và đưa dữ liệu đó lên cáp dưới dạng tín hiệu điện tử. Muốn biết máy tính giao tiếp ra sao trên mạng bus, chúng ta cần nắm vững 3 khái niệm sau:

  • Gửi tín hiệu

Dữ liệu mạng ở hình thái tín hiệu điện tử được gửi tới mọi máy tính trên mạng, tuy nhiên thông tin chỉ được máy tính có địa chỉ so khớp với địa chỉ mã hoá trong tín hiệu gốc chấp nhận. Mỗi lần chỉ có một máy có thể gửi thông điệp.

  • Dội tín hiệu

Do tín hiệu, tức tín hiệu điện tử, được gửi lên toàn mạng nên dữ liệu sẽ đi từ đầu cáp này tới đầu cáp kia. Nếu tín hiệu được phép tiếp tục không ngừng, nó sẽ dội quay trở lại trong dây cáp và ngăn không cho máy tính khác được gửi tín hiệu. Do đó tín hiệu phải bị chặn lại sau khi đến được đúng địa chỉ đích.

  • Terminator

Nhằm ngăn không cho tín hiệu dội lại, một thiết bị có tên gọi là terminator (điện trở cuối) được đặt ở mỗi đầu cáp để hấp thụ các tín hiệu tự do. Việc hấp thụ tín hiệu sẽ làm thông cáp và cho phép máy tính khác có thể gửi tín hiệu. Mỗi đầu cáp trên mạng phải được cắm cái gì đó. Ví dụ có thể cắm đầu cáp vào một máy tính hay một đầu dây nối để mở rộng chiều dài cáp. Mọi đầu cáp hở, tức đầu không cắm vào gì cả phải được chặn lại (bằng Terminator) nhằm tránh tín hiệu dội lại.
Cấu hình mạng Star
Trong cấu hình mạng Star (hình sao), các máy tính được nối cáp vào một thiết bị gọi là HUB (tức đầu nối trung tâm). Tín hiệu được truyền từ máy tính gửi dữ liệu qua HUB để đến tất cả các máy tính trên mạng. Cấu hình này bắt nguồn từ thời kỳ đầu, khi việc tính toán dựa trên hệ thống các máy tính nối vào một máy chính trung tâm.

Cấu hình mạng Star


Mạng Star cung cấp tài nguyên và chế độ quản lý tập trung. Tuy nhiên, do mỗi máy tính nối vào một trung tâm điểm, nên cấu hình này cần rất nhiều cáp nếu cài đặt mạng ở quy mô lớn. Ngoài ra, nếu trung tâm bị hỏng thì toàn bộ mạng cũng bị đứt. Trường hợp một máy tính hoặc đoạn cáp nối máy tính đó với HUB bị hỏng trên mạng Star, thì chỉ máy tính đó mới không còn có thể gửi hay nhận dữ liệu mạng. Các máy tính còn lại trên mạng vẫn hoạt động bình thường.
Cấu hình mạng Ring
Cấu hình mạng Ring (vòng khép kín) nối các máy tính trên một vòng cáp. Không có đầu nào bị hở. Tín hiệu truyền đi theo một chiều và đi qua từng máy tính. Khác với cấu hình bus thụ động, mỗi máy tính đóng vai trò như một bộ chuyển tiếp khuếch đại tín hiệu và gửi nó tới máy tính tiếp theo. Do tín hiệu đi qua từng máy nên sự hỏng hóc của một máy có thể ảnh hưởng đến toàn mạng.

Cấu hình mạng Ring

Ngoài ra còn có một số cấu hình mạng biến thể từ cấu hình chính. Cấu hình mạng đó là sự kết hợp từ 3 cấu hình mạng chính là Bus, Star, Ring.
Cấu hình mạng lai (Hybrib)
Cấu hình lai là sự kết hợp giữa cấu hình bus và cấu hình Star. Trong cấu hình Star bus, vài mạng có cấu hình Star được nối với các trục cáp chính Bus.

Cấu hình mạng Star Bus

Cấu hình dạng lưới (Mesh)
Là cấu hình mà một thiết bị được nối tới tất cả các thiết bị khác trong mạng. Thường dùng trong các kết nối mạng lõi, tạo các kết nối dự phòng khi một kết nối bị đứt.

Cấu hình dạng lưới
Mô hình tham chiếu OSI
Chắc hẳn đã có lúc bạn băn khoăn thế nào là mô hình tham chiếu OSI và nó được ra đời để làm gì? Ban đầu khi mà mạng máy tính mới ra đời và đưa vào ứng dụng thì các máy tính trao đổi thông tin với nhau chỉ bằng những máy tính do chính một nhà cung cấp, và khi trong mạng tồn tại các máy tính từ hai nhà cung cấp trở lên thì chúng không thẻ trao đổi thông tin được với nhau. Nhưng đó chỉ là một trong những lý do khiến cho các mô hình tham chiếu ra đời.
Mô hình tham chiếu OSI ( Open Systems Interconnection) được International Organization for Standardization (ISO) đưa ra vào những năm cuối 1970. Điều này đem lại khả năng các thiết bị do các nhà cung cấp khác nhau có thể làm việc được với nhau trong một mạng, mà không còn cần yêu cầu từ một nhà cung cấp thiết bị nữa.
Trong trao đổi thong tin, quá trình trao đổi thông tin được chia ra làm các quá trình nhỏ hơn và các quá trình này được đặt vào các nhóm logic gọi là lớp – Layer. Các lớp này chỉ có nghĩa về mặt logic. Mô hình tham chiếu OSI được chia làm 7 lớp riêng biệt. Mỗi lớp sẽ có chức năng riêng trong quá trình trao đổi thông tin. Mỗi thiết bị có thể thuộc một hay nhiều lớp khác nhau, và mỗi lớp có thể có nhiều thiết bị đảm nhiệm chức năng của lớp đó. Khi này các thiết bị và các giao thức mạng ra đời sẽ dựa trên mô hình này, tạo ra một sự thống nhất cần thiết cho quá trình nghiên cứu và phát triển lâu dài, đây chính là lý do tại sao lại gọi là mô hình tham chiếu.
Thế vậy các mô hình tham chiếu này có những ưu điểm gì mà nó lại được xem như là xương sống cho các nhà cung cấp thiết bị và những tổ chức chuyên đưa ra các chuẩn mạng ? Đó chính là do các mô hình tham chiếu này đem lại một số ưu điểm:
· Cho phép nhiều nhà cung cấp thiết bị phát triển và đưa ra các thiết bị dựa theo các chuẩn của các thành phần mạng.
· Nhờ đó mà các thiết bị phần cứng và các loại phần mềm mạng mới có thể làm việc được với nhau trong cùng một mạng.
· Sự thay đổi của một lớp này không làm ảnh hưởng đến lớp khác. Điều này sẽ không làm ảnh hưởng đến sự phát triển của công nghệ.
Bên cạnh mô hình tham chiếu OSI còn có các mô hình khác, trong đó phải kể đến mô hình TCP/IP. Nếu như trong mô hình tham chiếu OSI có 7 lớp thì trong TCP/IP chỉ có 4 lớp, 3 lớp trên cùng của OSI đã được gộp lại thành một lớp, và hai lớp dưới cùng cũng được gộp lại thành một lớp. Về chức năng thì không có gì thay đổi, có ít lớp hơn không có nghĩa là giảm bớt được các chức năng trong trao đổi thông tin, mà chỉ là khác về cách nhìn nhận và phân tích vấn đề.
Trong thực tế có những thiết bị mạng làm việc ở cả 7 lớp trong mô hình OSI, như:
· Các trạm quản lý mạng (NMS: Network Management Stations)
· Các máy chủ Web, ứng dụng (Web and Application servers)
· Các host trên mạng.
· Các gateway (Nhưng không phải là “Default Gateway”)
Có thể tham khảo qua các chức năng của các lớp trong mô hình OSI như sau:

Mô hình OSI
Ngày nay, mạng máy tính,mà đặc biệt là mạng Internet không ít thì nhiều đang đóng góp những vai trò hết sức quan trọng trong các hoạt động học tập, vui chơi, tìm hiểu, giải trí, công việc hàng ngày …. của mỗi cá nhân. Có thể định nghĩa đơn giản: Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính được nối với nhau bởi đường truyền theo một cấu trúc nào đó và thông qua đó các máy tính trao đổi thông tin qua lại cho nhau. .

Một mô hình liên kết các máy tính trong mạng

Vào giữa những năm 1970, các thiết bị đầu cuối sử dụng những phương pháp liên kết qua đường cáp nằm trong một khu vực đã được ra đời, với những ưu điểm của nó là nâng cao tốc độ truyền dữ liệu và qua đó kết hợp được khả năng tính toán của các máy tính lại với nhau. Ðể thực hiện việc nâng cao khả năng tính toán với nhiều máy tính các nhà sản xuất bắt đầu xây dựng các mạng phức tạp hơn. Vào những năm 1980 các hệ thống đường truyền tốc độ cao đã được thiết lập ở Bắc Mỹ và Châu Âu và từ đó cũng xuất hiện các nhà cung cấp các dịnh vụ truyền thông với những đường truyền có tốc độ cao hơn nhiều lần so với đường dây điện thoại. Với những chi phí thuê bao chấp nhận được, người ta có thể sử dụng được các đường truyền này để liên kết máy tính lại với nhau và bắt đầu hình thành các mạng một cách rộng khắp. Các mạng LAN, MAN, WAN ra đời và nhanh chóng phát triển cả về số lượng, quy mô, chất lượng, cũng như về công nghệ.Tuy nhiên, cũng ngay trong những năm 80, khi mà ưu thế của các loại mạng máy tính đang thể hiện rõ thì nó cũng đặt ra những thách thức về tiêu chuẩn kết nối các thiết bị ngoại vi. Kết quả là những hệ thống hiện có thời đó chỉ cho phép thiết bị (cả về phần cứng và phần mềm) của một nhà sản xuất kết nối được với nhau và được gọi là hệ thống đóng. Điều này là hết sức bất tiện cho việc triển khai mạng cũng như rất phiền toái cho người sử dụng khi muốn lắp đặt mạng phục vụ cho công việc, cũng như hạn chế ngăn cản việc mở rộng mạng một cách “thoải mái” cho những quy mô lớn hơn.
Chính vì những lý do đó mà các tổ chức quốc tế cần có những quy chuẩn chung nào đó cho việc thiết kế và lắp đặt mạng. Trên thế giới hiện có một số cơ quan định chuẩn, họ đưa ra hàng loạt chuẩn về mạng, tuy các chuẩn đó có tính chất khuyến nghị chứ không bắt buộc nhưng chúng rất được các cơ quan chuẩn quốc gia coi trọng. Hai trong số các cơ quan chuẩn quốc tế là:
ISO (The International Standards Organization) –Là tổ chức tiêu chuẩn quốc tế hoạt động dưới sự bảo trợ của Liên hợp Quốc với thành viên là các cơ quan chuẩn quốc gia với số lượng khoảng hơn 100 thành viên với mục đích hỗ trợ sự phát triển các chuẩn trên phạm vi toàn thế giới.
CCITT (Commité Consultatif International pour le Telegraphe et la Téléphone) –Tổ chức tư vấn quốc tế về điện tín và điện thoại làm việc dưới sự bảo trợ của Liên Hiệp Quốc có trụ sở chính tại Geneva – Thụy sỹ. Các thành viên chủ yếu là các cơ quan bưu chính viễn thông các quốc gia. Tổ chức này có vai trò phát triển các khuyến nghị trong các lãnh vực viễn thông.
Mô hình OSI (Open system interconnection – Mô hình kết nối các hệ thống mở) là một cơ sở dành cho việc chuẩn hoá các hệ thống truyền thông, nó được nghiên cứu và xây dựng bởi ISO. Việc nghiên cứu về mô hình OSI được bắt đầu tại ISO vào năm 1971 với mục tiêu nhằm tới việc nối kết các sản phẩm của các hãng sản xuất khác nhau và phối hợp các hoạt động chuẩn hoá trong các lĩnh vực viễn thông và hệ thống thông tin. Đến năm 1984, mô hình tham chiếu OSI chính thức được đưa ra giới thiệu.
Trước hết cần chú ý rằng mô hình 7 lớp OSI chỉ là mô hình tham chiếu chứ không phải là một mạng cụ thể nào.Các nhà thiết kế mạng sẽ nhìn vào đó để biết công việc thiết kế của mình đang nằm ở đâu. Xuất phát từ ý tưởng “chia để trị’, khi một công việc phức tạp được module hóa thành các phần nhỏ hơn thì sẽ tiện lợi cho việc thc hiện và sửa sai, mô hình OSI chia chương trình truyền thông ra thành 7 tầng với những chức năng phân biệt cho từng tầng. Hai tầng đồng mức khi liên kết với nhau phải sử dụng một giao thức chung. Giao thức ở đây có thể hiểu đơn giản là phương tiện để các tầng có thể giao tiếp được với nhau, giống như hai người muốn nói chuyện được thì cần có một ngôn ngữ chung vậy. Trong mô hình OSI có hai loại giao thức chính được áp dụng là: giao thức có liên kết (connection – oriented) và giao thức không liên kết (connectionless).
Giao thức có liên kết: là trước khi truyền, dữ liệu hai tầng đồng mức cần thiết lập một liên kết logic và các gói tin được trao đổi thông qua liên kết náy, việc có liên kết logic sẽ nâng cao độ an toàn trong truyền dữ liệu.
Giao thức không liên kết: trước khi truyền, dữ liệu không thiết lập liên kết logic và mỗi gói tin được truyền độc lập với các gói tin trước hoặc sau nó.


Mô hình 7 tầng OSI

Nhiệm vụ của các tầng trong mô hình OSI có thể được tóm tắt như sau:
Tầng ứng dụng (Application layer – lớp 7): tầng ứng dụng quy định giao diện giữa người sử dụng và môi trường OSI, nó cung cấp các phương tiện cho người sử dụng truy cập vả sử dụng các dịch vụ của mô hình OSI. Điều khác biệt ở tầng này là nókhông cung cấp dịch vụ cho bất kỳ một tầng OSI nào khác ngoại trừ tầng ứng dụng bên ngoài mô hình OSI đang hoạt động. Các ứng dụng cung được cấp như các chương trình xử lý kí tự, bảng biểu, thư tín … và lớp 7 đưa ra các giao thức HTTP, FTP, SMTP, POP3, Telnet.
Tầng trình bày (Presentation layer – lớp 6): tầng trình bày chuyển đổi các thông tin từ cú pháp người sử dụng sang cú pháp để truyền dữ liệu, ngoài ra nó có thể nén dữ liệu truyền và mã hóa chúng trước khi truyền đễ bảo mật.Nói đơn giản thì tầng này sẽ định dạng dữ liệu từ lớp 7 đưa xuống rồi gửi đi đảm bảo sao cho bên thu có thể đọc được dữ liệu của bên phát. Các chuẩn định dạng dữ liệu của lớp 6 là GIF, JPEG, PICT, MP3, MPEG …
Tầng giao dịch (Session layer – lớp 5): thực hiện thiết lập, duy trì và kết thúc các phiên làm việc giữa hai hệ thống. Tầng giao dịch quy định một giao diện ứng dụng cho tầng vận chuyển sử dụng. Nó xác lập ánh xạ giữa các tên đặt địa chỉ, tạo ra các tiếp xúc ban đầu giữa các máy tính khác nhau trên cơ sở các giao dịch truyền thông. Nó đặt tên nhất quán cho mọi thành phần muốn đối thoại riêng với nhau.Các giao thức trong lớp 5 sử dụng là NFS, X- Window System, ASP.
Tầng vận chuyển (Transport layer – lớp 4): tầng vận chuyển xác định địa chỉ trên mạng, cách thức chuyển giao gói tin trên cơ sở trực tiếp giữa hai đầu mút, đảm bảo truyền dữ liệu tin cậy giữa hai đầu cuối (end-to-end). Để bảo đảm được việc truyền ổn định trên mạng tầng vận chuyển thường đánh số các gói tin và đảm bảo chúng chuyển theo thứ tự.Bên cạnh đó lớp 4 có thể thực hiện chức năng đièu khiển luồng và điều khiển lỗi.Các giao thức phổ biến tại đây là TCP, UDP, SPX.
Tầng mạng (Network layer – lớp 3): tầng mạng có nhiệm vụ xác định việc chuyển hướng, vạch đường các gói tin trong mạng(chức năng định tuyến), các gói tin này có thể phải đi qua nhiều chặng trước khi đến được đích cuối cùng. Lớp 3 là lớp có liên quan đến các địa chỉ logic trong mạngCác giao thc hay sử dụng ở đây là IP, RIP, IPX, OSPF, AppleTalk.
Tầng liên kết dữ liệu (Data link layer – lớp 2): tầng liên kết dữ liệu có nhiệm vụ xác định cơ chế truy nhập thông tin trên mạng, các dạng thức chung trong các gói tin, đóng gói và phân phát các gói tin.Lớp 2 có liên quan đến địa chỉ vật lý của các thiết bị mạng, topo mạng, truy nhập mạng, các cơ chế sửa lỗi và điều khiển luồng.
Tầng vật lý (Phisical layer – lớp 1): tầng vật lý cung cấp phương thức truy cập vào đường truyền vật lý để truyền các dòng Bit không cấu trúc, ngoài ra nó cung cấp các chuẩn về điện, dây cáp, đầu nối, kỹ thuật nối mạch điện, điện áp, tốc độ cáp truyền dẫn, giao diện nối kết và các mức nối kết.
Mặc dù đã ra đời từ rất lâu, mô hình tham chiếu OSI vẫn đang là “kim chỉ nam’ cho các loại mạng viễn thông, và là công cụ đắc lực nhất được sử dụng để tìm hiểu xem dữ liệu được gửi và nhận ra sao trong một mạng máy tính nói chung.

Metro Ethernet
Metro Ethernet là một mạng máy tính dựa trên chuẩn Ethernet và mạng này bao phủ một đô thị. Nó thường được dùng như là một mạng truy nhập metropolitan để kết nối các thuê bao và các doanh nghiệp đến một mạng WAN (Wide Area Network), giống như mạng Internet. Những doanh nghiệp lớn thường sử dụng Metro Ethernet để kết nối các chi nhánh vào mạng Intranet của họ.
Ethernet là một kỹ thuật nổi bật trong thập kỷ. Một giao tiếp Ethernet rẻ hơn giao tiếp SDH hoặc PDH có cùng băng thông. Ethernet cũng hỗ trợ băng thông với chất lượng cao mà chất lượng này thì không có trong các kết nối SDH truyền thống. Một ưu điểm khác biệt của một mạng truy nhập dựa Ethernet là nó có thể dễ dàng kết nối đến mạng khách hàng, bởi vì sự thông dụng của Ethernet trong công ty và gần đây là các mạng khu dân cư. Do đó, Ethernet được đưa vào mạng MAN mang lại tiện ích lớn cho cả nhà cung cấp dịch vụ và khách hàng.

Metro Ethernet system

Một mạng Metro Ethernet cung cấp dịch vụ đặc trưng là một tập hợp của Layer 2 hoặc 3, các bộ switch hoặc router kết nối thông qua cáp quang. Topology có thể là ring, hình sao (star), hình lưới hoàn toàn hoặc lưới cục bộ. Mạng cũng có cấu trúc: lõi (core), phân phối và truy nhập. Mạng lõi trong hầu hết các trường hợp là một backbone IP/MPLS hiện có, nhưng có thể tách ra một dạng Ethernet Transport mới hơn với tốc độ 10G hoặc 100G.
Ethernet trong mạng MAN có thể dùng như mạng thuần Ethernet, Ethernet qua SDH, Ethernet qua MPLS hoặc Ethernet qua DWDM. Triển khai mạng dựa trên thuần Ethernet thì rẻ tiền nhưng kém tin cậy và khó mở rộng, như vậy nó thường giới hạn trong phạm vi hẹp hoặc trong nghiên cứu phát triển. Triển khai mạng dựa trên SDH thì hữu ích hơn khi nhiều nơi đã có sẵn hạ tầng SDH, đó cũng là nhược điểm chính do mất đi tính mềm dẻo trong quản lý băng thông do cấu trúc cứng nhắc của mạng SDH. Sự triển khai dựa trên mạng MPLS thì đắt tiền nhưng độ tin cậy và khả năng mở rộng và đặc biệt sử dụng cho các nhà cung cấp dịch vụ lớn.

MẠNG LƯU TRỮ SAN (1)
1. Giới thiệu.

1.1. Hệ thống lưu trữ truyền thống.

Trong hệ thống lưu trữ truyền thống, dữ liệu được lưu trong các mảng thiết bị lưu trữ (storage arrays) và được điều khiển bởi các ứng dụng điều khiển dữ liệu trên các server. Những server kết nối với nhau trên một mạng LAN.
Với sự phát triển nhanh chóng trong ngành truyền hình thì việc lưu trữ đang là vấn đề cấp bách hiện nay. Nhiều ứng dụng chuyên về xử lý dữ liệu đòi hỏi tiếp tục tăng thêm dung lượng lưu trữ. Những ứng dụng như: tổ chức lưu trữ dữ liệu (data warehousing), khai thác dữ liệu (data mining), xử lý giao tác trực tuyến và các ứng dụng đa phương tiện khác trên Internet và Intranet.

1.2. Vấn đề giới hạn việc tăng vọt dữ liệu.

Với sự tăng vọt về số lượng người sử dụng mạng, về các ứng dụng tính toán tập trung, cũng như các ứng dụng truyền thông, sự tập trung dữ liệu trở thành 1 nhu cầu cấp thiết. Đây lại là một thách thức lớn đối với giải pháp lưu trữ Server – Storage truyền thống. Sự phát triển này yêu cầu tăng thêm dung lượng lưu trữ, phục vụ nhiều users và sao lưu (back-up) nhiều dữ liệu trở nên rất cần thiết. Trải qua 2 thập niên tồn tại, bus SCSI rất tiện cho việc kết nối lưu trữ server với các server trong mạng LAN nhưng đối với mạng lưu trữ thì đây là một hạn chế. Nếu được tận dụng thì nó chỉ có thể được dùng như kết nối cho server lưu trữ dự phòng trong LAN. Để giảm bớt giới hạn này, những người quản lý mạng phải giải quyết các khía cạnh về tính có hiệu lực, độ tin cậy và tính hiệu quả của hệ thống. Để giải quyết vấn đề này, 1 cơ sở hạ tầng mới cho kết nối Server – Storage, mà có thể đáp ứng được nhu cầu hiện tại và tương lai, là 1 yêu cầu rất cấp thiết hiện nay.

1.3. Những hạn chế của kiểu kết nối mạng Server hiện tại.

• Độ rộng băng thông để đáp ứng nhiều client và để giữ dữ liệu luôn sẵn sàng,
• Khả năng mở rộng,
• Tính linh hoạt để cân bằng khả năng lưu trữ và server một cách tối ưu,
• Dễ dàng cài đặt, bảo dưỡng.

2. SAN là gì?

SAN (Storage Aera Networking) hay còn gọi là mạng lưu trữ là một mạng chuyên dụng, hoàn toàn tách biệt với các mạng LAN và WAN. Nói chung mạng SAN sẽ nối kết tất cả các tài nguyên liên quan đến lưu trữ trong mạng lại với nhau. Đặc điểm nổi bật trong cấu trúc SAN là nó thường cho tốc độ kết nối dữ liệu cao (Gigabit/sec) giữa các thiết bị lưu trữ ngoại vi, đồng thời cho khả năng mở rộng cao. Mặc dù thường được đề cập đến phần cứng nhiều hơn, SAN còn bao gồm những phần mềm chuyên biệt dùng cho quản lý, giám sát và cấu hình mạng.
SANs cung cấp nhiều lợi điểm. Quản lí và khai thác thiết bị lưu trữ ở dạng tập trung là một trong những mục tiêu phát triển chính của SAN. Đối với quản trị viên thì việc quản lý tất cả các nguồn tài nguyên lưu trữ trong môi trường luôn phát triển và đòi hỏi cao là một việc không dễ dàng, chi phí đắt. Còn đối với SANs thì chi phí quản lý cũng như độ phức tạp được giảm đáng kể trong khi vẫn cung cấp đầy đủ các tính năng kỹ thuật quan trọng.

SANs có thể dựa trên vài loại giao diện kết nối tốc độ cao. Thât ra, nhiều mạng SAN ngày nay sử dụng phối hợp nhiều giao diện khác nhau. Và hiện nay giao diện FC (Fibre Channel) được xem như là một chuẩn (không chính thức) cho hầu hết các SAN. FC là một kết nối theo chuẩn công nghiệp và là một giao thức I/O nối tiếp hiệu năng cao. Ngoài giao diện này, SCSI cũng thường được sử dụng như là giao diện phụ giữa các thành phần bên trong SAN, chẳng hạn như giữa các ổ đĩa lưu trữ dữ liệu thô với bộ điều khiển RAID.

3. SAN – FIBRE CHANNEL.

3.1. Kiến trúc Fibre Channel.

Ngày nay Fibre Channel (FC) trở thành kiến trúc cho hầu hết các mạng SAN. Fibre Channel là một chuẩn kỹ thuật cho phép dữ liệu được truyền từ một nút mạng đến các nút mạng khác với tốc độ rất cao 100, 200, 400MB/sec. Điều này khiến cáp quang không cần thiết mà có thể dùng cáp đồng. Một số người xem kiến trúc Fibre Channel như một phiên bản khác của SCSI. Fibre Channel là một kiến trúc được sử dụng để mang lưu lượng IPI, IP, FICON, FCP (SCSI) và các lưu lượng có khả năng sử dụng cho các giao thức khác, tất cả tại mức truyền tải FC chuẩn. Tương tự chuẩn Ethernet, ở đây IP, NetBOIS và SNA tất cả được sử dụng đồng thời trên một bộ thích ứng Ethernet, vì tất cả các giao thức này đều ánh xạ đến Ethernet. Tương tự có nhiều giao thức ánh xạ lên FC. FICON được mong đợi trở thành giao thức chuẩn đối với S/390 và FCP trở thành chuẩn cho các hệ thống non-S/390, cả hai sử dụng kiến trúc Fibre Channel để mang lưu lượng. Dưới đây sẽ giới thiệu các khái niệm cơ bản về Fibre Channel.

3.1.1. Lớp vật lý (Physical Layer).

Kiến trúc Fibre Channel gồm các lớp độc lập như các giao thức mạng khác, và được chia thành 5 lớp đánh số từ 0 đến 4 (lớp 0 là lớp thấp nhất). Lớp vật lý là lớp 0 đến lớp 2:

• FC-0: định nghĩa tốc độ truyền và phương tiện vật lý gồm cáp, bộ kết nối, ổ đĩa, các bộ phát và thu.
• FC-1: định nghĩa sơ đồ mã hóa, dùng để đồng bộ dữ liệu khi truyền.
• FC-2: định nghĩa giao thức framing và điều khiển dòng.
Giao thức này tự động cấu hình và hỗ trợ kết nối điểm-điểm, vòng tùy ý (arbitrated loop) và topo chuyển mạch (switched topologies)

3.1.2. Các lớp trên (Upper Layers).

Fibre Channel là một dịch vụ vận chuyển di chuyển dữ liệu giữa các node nhanh và tin cậy. Hai lớp trên này tăng tính hoạt động của Fibre Channel và cung cấp sự thực hiện chung cho các thao tác giữa các phần.

• FC-3: định nghĩa các dịch vụ chung cho các node. Một dịch vụ đã được định nghĩa là multicast, một nơi phát đến nhiều nơi.
• FC-4: định nghĩa sự ánh xạ giao thức lớp trên cùng. Các giao thức như: FCP (SCSI), FICON và IP có thể được ánh xạ đến dịch vụ truyền tải Fibre Channel.

3.1.3. Topologies (Cấu trúc liên kết).

Fibre Channel kết nối các nodes với nhau thông qua 3 kiểu kết nối:

• point-to-point: cấu trúc point-to-point là một kết nối đơn giữa hai node. Tất cả băng thông chỉ dành cho hai node này.
• Loop: băng thông được chia sẽ giữa các nodes kết nối trong loop. Loop có thể mắc node-to-node; tuy nhiên nếu một node bị lỗi hoặc không được cấp nguồn thì cả loop sẽ không hoạt động. Hub là một cách khắc phục. Hub mở loop khi một node mới được nối vào và đóng khi một node tách ra khỏi loop.
• Switched: một switch cho phép kết nối đồng thời giữa các nodes với nhau. Có hai loại switch: circuit switches và frame switches. Circuit switches thiết lập một đường nối dành riêng giữa hai node, trong khi đó frame switches định tuyến các frames giữa các nodes và chỉ thiết lập kết nối khi cần thiết. Một switch có thể sử dụng tất cả các giao thức khi nó không loop tại Layer FC-4 của Fibre Channel.

3.1.4. Các lớp dịch vụ.

FC cung cấp một hệ thống kết nối logic gọi là các lớp dịch vụ. Mỗi lớp dịch vụ được phân biệt bởi các giao thức Login khác nhau. Có 5 lớp dịch vụ:

• Lớp 1: Dịch vụ kết nối có báo nhận: là kết nối dành riêng, ví dụ như: một đường cáp thuê bao, phân phối frame có báo nhận đúng như thứ tự nó được truyền.
• Lớp 2: Dịch vụ không kết nối có báo nhận: người ta trộn nhiều frame từ nhiều nguồn khác nhau rồi truyền đi có báo nhận. Thứ tự frame không được bảo đảm.
• Lớp 3: Dịch vụ không kết nối không có báo nhận: giống loại 2 nhưng không có báo nhận. Việc điều khiển luồng được thực hiện tại mức đệm (buffer)
• Lớp 4: Dịch vụ định hướng kết nối một phần băng thông: giống như loại 1, nhưng chỉ một lượng tối thiểu băng thông được bảo vệ. Nếu băng thông đủ thì loại 2 và 3 frames sẽ chia sẻ kết nối.
• Lớp 6: Dịch vụ kết nối đơn giản: giống như loại 1 nhưng cung cấp multicast và quyền ưu tiên.

4. Các thành phần phần cứng của mạng SAN.

Mạng SANs được tạo thành từ những thành phần phần cứng độc lập. Những thành phần này được kết nối với nhau hình thành nên mạng SAN và thường gồm những loại thiết bị như: hệ thống lưu trữ RAID, hub, switch, bridge, server, thiết bị dự phòng (backup device), card giao diện và cabling. Tất cả được kết nối với nhau để hình thành nên một hệ thống lưu trữ nhằm cung cấp tài nguyên với sự áp đặt các chính sách bảo mật một cách dễ dàng.
Để chọn phần cứng cho SAN ta cần xem xét thật kỹ và cẩn thận. Để những thiết bị của SAN có thể hoạt động chung với nhau, rất nhiều chuẩn được đưa ra. Nhưng không phải tất cả các chuẩn này được chấp nhận bởi các nhà sản xuất thiết bị phần cứng. Điều này gây khó khăn trong việc liên kết hoạt động các thiết bị từ các nhà sản xuất cũng như các nhà cung ứng khác nhau. Vì sự hoạt động đúng của SAN phụ thuộc nhiều vào phần mềm nên một điều rất quan trọng ở đây là bảo mật thông tin về phần mềm (lẫn cả firmware), và vấn đề về khả năng tương thích.

4.1. Hệ thống RAID.

Hầu hết các SAN hiện tại đều dùng hệ thống RAID như là thiết bị lưu trữ chính. Những hệ thống này cung cấp một nền tảng lưu trữ lý tưởng cho các mạng lưu trữ SAN hiện đại. Trước hết, hệ thống SAN cung cấp sự bảo vệ dữ liệu hay còn gọi là kháng lỗi trong trường hợp những thành phần lưu trữ hoặc đường dẫn nhập xuất I/O có sự cố. Thậm chí ngay cả khi những thành phần cơ bản nhất, như đĩa cứng, bị hư hỏng. Những đặc tính tin cậy khác vẫn có giá trị trong các hệ thống RAID hiện đại bao gồm các hệ thống làm mát, nguồn cung cấp, bộ điều khiển và thậm chí mạch giám sát. Đặc điểm này cho phép dữ liệu lúc nào cũng sẳn sàng trong SAN. Những hệ thống RAID hiện đại cho phép kết nối trực tiếp đến các thiết bị lưu dự phòng. Dưới đây là các mức RAID:

• RAID 0: nhanh nhất và hiệu quả nhất nhưng không có dữ liệu dự phòng và kháng lỗi.
• RAID 1: là một kỹ thuật được lựa chọn khi ta cần cả hiệu năng của hệ thống lẫn kháng lỗi và là sự lựa chọn duy nhất cho việc kháng lỗi nếu không có nhiều hơn 2 ổ đĩa.
• RAID 3: là một lựa chọn phổ biến cho những ứng dụng cần truy cập nhiều dữ liệu. Tuy nhiên nó không cho phép nhiều hoạt động I/O xảy ra đồng thời
• RAID 4: giống như RAID 5 nhưng không cho phép ghi đồng thời.
• RAID 5: là lựa chọn tốt nhất cho môi trường đa người dùng. RAID 5 cần ít nhất là 3 và thông thường là 5 ổ đĩa (driver)

Nhiều hệ thống RAID hiện nay kết hợp với chuẩn giao diện nối tiếp mới gọi là Fibre Channel-Arbitrated Loop (FC-AL). Nó là giao diện tùy chọn cho hệ thống RAID, và hiện nay là một giao diện rất phổ biến. FC-AL có khả năng cung cấp thông lượng dữ liệu lên đến MBps (trong cấu hình dual-loop) trong khi cho phép hệ thống RAID hoặc những thiết bị ngoại vi khác nằm cách Host 10 km. Giao diện cũng hỗ trợ kết nối lên đến 126 ổ đĩa hoặc thiết bị khác trên một bộ điều khiển đơn (SCSI chuẩn thường là 7 hoặc 15 ổ đĩa) FC-AL có thể họat động ở cấu hình single hoặc dual-loop. Kiến trúc dual-loop cung cấp dự phòng I/O bằng cách hỗ trợ hai kênh I/O riêng biệt cho mỗi thiết bị.

4.2. Switches, Hubs và Bridges.

Thiết kế và thực hiện hệ thống SAN bao gồm nhiều thiết bị đặc biệt. Các thiết bị này là Fibre Channel Hubs, Switches và Bridges.

Những phần cứng này thông thường chịu trách nhiệm về việc liên kết các thiết bị ngoại vi lưu trữ dữ liệu như hệ thống RAID, tape backup, và các server trong mạng SAN.
Những thiết bị này hoạt động giống như một mạng LAN. Chúng thực thi những chức năng như tìm đường đi cho các frame, chuyển đổi giao diện và phương tiện truyền dẫn (ví dụ như cáp đồng qua cáp quang, Fibre Channel qua SCSI), mở rộng mạng, tăng băng thông và phân đọan mạng.

4.2.1. Các hub trong Fibre Channel (Fibre Channel Hubs).

Giống như chức năng hub của Ethernet và Token Ring, hub trong Arbitrated Loop là một bộ tập trung việc nối dây. Các hubs được bố trí để đáp lại những vấn đề xảy ra khi Arbitrated Loops được xây dựng bởi việc kết nối đơn giản giữa các đường phát (trasmit lines) đến các đường thu (receive lines) giữa nhiều thiết bị.
Việc kết nối phát/thu giữa ba hoặc nhiều hơn ba thiết bị sẽ cho phép đường và vòng (loop) dữ liệu được tạo ra, nhưng đưa ra các vấn đề đặc biệt như xử lý có, thêm hoặc loại (remove) các thiết bị. Chẳng hạn như muốn thêm một thiết bị mới thì toàn bộ loop phải đưa xuống khi các đường kết nối mới được thêm vào. Nếu đường cáp quang bị ngưng hoặc lỗi máy thu phát (transceiver) thì tất cả cáp và bộ kết nối (connectors) giữa các thiết bị phải được thực thi để xác định đường bị lỗi.
Các Hub giải quyết vấn đề này bằng cách đưa cấu trúc liên kết vòng (Loop topology) thành cấu trúc hình sao (star). Vì mỗi thiết bị đều được kết nối đến một hub trung tâm, và hub này trở thành điểm mục tiêu cho việc thêm/di chuyển hoặc thay đổi trong mạng. Arbitrated Loop Hubs cung cấp cổng mạch vòng (port bypass circuitry) mà tự động cấu hình lại loop khi một thiết bị loại bỏ, hoặc thêm, hoặc bị trục trặc. Trước khi một thiết bị được thêm vào loop thì hub sẽ kiểm tra và xác nhận tính hợp lệ chất lượng tín hiệu của chúng. Các thiết bị với chất lượng tín hiệu kém hoặc tốc độ clock không thích hợp sẽ được bỏ đi nhờ chế độ vòng (mode bypass) và cho phép các thiết bị khác vào loop để tiếp tục hoạt động mà không bị phá vỡ. Thường các Hub cung cấp các đèn LED cho các cổng để cho biết trạng thái đang chèn là bypass hay là bad-link. Các đặc điểm này cho phép trong nhiều môi trường động mà ở đó các vấn đề có thể được nhận dạng dễ dàng, nói chung vì các thiết bị có thể hot-plugged hoặc remove không có phá vỡ lớp vật lý.
Cổng của hub được thiết kế sao cho chấp nhận cả đường I/O điện và cáp. Khả năng này rất hữu ích trong việc thiết kế một mạng hoặc định cấu hình nó. Chẳng hạn như muốn xác định khoảng cách từ hub đến server , một kết nối quang (sóng dài hoặc sóng ngắn) có thể được sử dụng giữa server và hub trong khi kết nối đồng có thể được sử dụng giữa hub và bộ điều khiển cục bộ. Các Hub có thể được xếp tầng để cung cấp thêm các port cho việc kết nối nhiều hơn.

4.2.2. Fibre Channel Switches.

Cơ cấu Fibre Channel Switches phức tạp hơn nhiều cơ cấu loop hubs trong cả thiết kế lẫn vận hành. Trong khi hub chỉ đơn giản là một bộ tập trung tất cả các thiết bị trong cùng một segment và cùng chia sẻ một băng thông là 100MB/sec, thì Switch cung cấp một môi trường có tốc độ hơn hẳn: 100MB/sec cho mỗi port. Ngoài chức năng quản lý thông thường, hubs không có khả năng thao tác trên Fibre Channel tại lớp giao thức (layer protocol). Ngược với hubs, switch có được khả năng này, ở cả hai khía cạnh là cung cấp dịch vụ (log-in, Simple Name Server, v.v..) và giám sát lưu lượng frames giữa nguồn và đích (buffer-to-buffer credit, hỗ trợ loop) tại mỗi port. Khả năng cung cấp các dịch vụ, khả năng truyền 100MB/sec của từng port làm cho giá của switch thế hệ đầu khá cao. Thế hệ thứ hai dựa trên ASIC-(Application Specific Integrated Circuit) đã giảm giá thành tính theo port xuống còn phân nửa. Điều này làm cho Fibre Channel switch có thể được sử dụng trong các mạng từ vừa cho đến lớn.
FC-AL (Fibre Channel Arbitrated Loops) là giao diện nối tiếp, nối điểm đến điểm (point-to-point) giữa các port với số máy thu phát tối thiểu và không cần chức năng switch tập trung. Vì vậy FC-AL cung cấp một giải pháp tiết kiệm nhất. Tuy nhiên toàn bộ băng thông của FC-AL bị chia sẻ cho tất cả port nằm trên loop này. Thêm vào đó chỉ có một cặp port trên loop là có thể giao tiếp tại một thời điểm, trong khi đó các port khác trên loop hoạt động như bộ lặp (repeater).

4.2.3. Cầu nối FC với SCSI (Fibre Channel to SCSI Bridges).

Cầu nối Channel với SCSI cung cấp sự chuyển đổi giữa hai giao diện khác nhau và vì vậy cho phép người quản trị mạng tiếp tục đầu tư cho những thiết bị lưu trữ SCSI hiện tại trong khi vẫn có được những lợi ích của kỹ thuật Fibre Channel. Thông thường các thiết bị này được sử dụng để kết nối đến các thiết bị ngoại vi SCSI đã có sẵn như là các hệ thống sao lưu băng từ (tape backup).

khái niệm chung về băng thông
băng thông

1/ Khái niệm :
Trước hết, chúng ta hãy tìm hiểu nghĩa của từ này
Bandwidth, theo Lạc Việt Từ Điển có nghĩa là “dải tần ( dải tần số )”, hay theo một số trang web thì nó là “băng thông”. Thực ra nếu những ai hoạt động trong lĩnh vực viễn thông thì chắc sẽ hiểu rõ hơn về khái niệm này. Tuy nhiên, chúng ta hãy cùng nhau lướt qua 1 số định nghĩa về bandwidth :
– Khái niệm Bandwidth (the width of a band of electromagnetic frequencies) ( dịch nôm na là độ rộng của một dải tần số điện từ ), đại diện cho tốc độ truyền dữ liệu của một đường truyền, hay, chuyên môn một chút, là độ rộng (width) của một dải tần số mà các tính hiệu điện tử chiếm giữ trên một phương tiện truyền dẫn.
– Nói chung, bandwidth đồng nghĩa với số lượng dữ liệu được truyền trên một đơn vị thời gian. Bandwidth cũng đồng nghĩa với độ phức tạp của dữ liệu đối với khả năng của hệ thống. Ví dụ, trong 1 giây, download 1 bức ảnh sẽ tốn nhiều bandwidth hơn là download 1 trang văn bản thô ( chỉ có chữ ).
– Trong lĩnh vực viễn thông, bandwidth biểu diễn cho tốc độ truyền dữ liệu (tính theo bit) trên một giây ( thường gọi là bps ). Vì thế, một modem với 57,600 bps ( thường gọi là 56K modem ) có bandwidth gấp đôi so với 28,800 bps modem.
– Trong từng ngữ cảnh riêng, việc định nghĩa bandwidth lại khác đi một chút, nhưng chúng ta sẽ không đi quá sâu, mà hãy quay lại với những gì gần gũi với chúng ta, đó là bandwidth với máy chủ, tác động của nó tới trang web của chúng ta. Và vì vậy, chúng ta sẽ hiểu một cách đơn giản, càng có nhiều bandwidth, website của chúng ta càng có nhiều khả năng xử lý các yêu cầu trong một khoảng thời gian nhất định.

Thiết kế mô hình mạng của Cisco

Một hệ thống mạng đơn giản dựa trên giao thức TCP/IP sử dụng classful 32-bit IP address và distance vector. Nhưng công nghệ thì liên tục thay đổi và phát triển yêu cầu hệ thống mạng cần phải có sự thay đổi, thiết kế lại, hay xây dựng một mô hình mạng mới, việc tạo ra một hệ thống mạng với tính tuỳ biến cao là cần thiết.
Mở rộng là khả năng của hệ thống mạng đáp ứng yêu cầu ngày càng phát triển với trọng tâm là thiết kế lại và cài đặt lại hệ thống. Nhưng việc phát triển của hệ thống mạng thì rất nhanh nhưng thiết kế lại hệ thống là một điều không hề đơn giản. Đáp ứng yêu cầu giá cả, và sự đơn giản trong quá trình quản trị và bảo dưỡng hệ thống mạng. Ngoài ra hệ thống mạng cần phải thiết lập sự ưu tiên cho những ứng dụng khác nhau.
Khi thiết kế hệ thống đáp ứng các yêu cầu phát triển trong tương lai bạn cần phải hiểu được cấu trúc vật lý và các giao thức mạng để thiết kế triển khai một cách hợp lý dưới đây tôi sẽ trình bày.
Thiết kế mô hình mạng ba lớp:

Với một hệ thống mạng được thiết kế có cấu trúc phân lớp nhằm tránh sự phức tạp hoá trong mạng, việc chia ra các lớp nhỏ giúp bạn nhóm những thiết bị, các giao thức kết nối, và tính năng cụ thể cho từng lớp một, giải quyết các sự cố một cách nhanh nhất liên quan trực tiếp tới một lớp nào đó. Tối ưu hoá hệ thống mạng.
Cisco giới thiệu mô hình mạng ba lớp bao gồm
Core layer
Distribution layer
Access layer

Khái niệm mô hình mạng ba lớp dựa trên vai trò của từng lớp đó trong hệ thống mạng, nó cũng tương tự như khái niệm mô hình mạng OSI chia ra dựa trên vai trò của từng lớp trong việc truyền dữ liệu.
Sử dụng mô hình mạng với cấu trúc phân lớp mang lại sự thuận tiện trong thiết kế, cụ thể trong triển khai, dễ dàng để quản lý và giải quyết sự cố. Và cũng đáp ứng được yêu cầu về tính mềm dẻo cho hệ thống mạng.
Nhưng trong cùng một thời điểm rất khó có thể tách biệt hoàn toàn thiết bị này thiết làm việc tại lớp nào. Nhưng mỗi lớp trong hệ thống mạng cũng có thể sẽ bao gồm các thiết bị như:
Router, Switch, Link, giải pháp tích hợp
Một vài hệ thống mạng có kết hợp các thành phần của hai lớp vào làm một để đáp ứng các yêu cầu riêng. Dưới đây là vai trò của từng tầng trong mô hình mạng:
Core Layer
Lớp Core Layer cung cấp tối ưu hoá và độ tin cậy trong quá trình truyền tin với tốc độ rất cao (high speeds). Nhưng không phải lớp Core Layer đáp ứng toàn bộ quá trình truyền thông tin trên mạng, nhưng đó có thể được coi như đường đại lộ liên kết các đường nhỏ với nhau, đôi khi các giao tiếp chỉ thực hiện ở một lớp duy nhất mà thôi. Lớp Core Layer đáp ứng các vai trò sau:
Kiểm tra Access-list
Mã hoá dữ liệu
Address translation
Các thiết bị hoạt động trong lớp Core Layer bao gồm các dòng:
12000, 7500, 7200, and 7000 series routers

Dòng 12000

Dòng 7000, 7200, 7500
Riêng dòng 12000 chỉ dành riêng cho các nhà ISP bởi giá cả và tính năng cao cấp của nó với mục tiêu hướng tới các ISP.
Tại lớp Core Layer với vai trò mang lại tốc độ truyền cao với độ ổn định cao nên việc kết nối chủ yếu sử dụng leased line như:
T1, T3, OC3, Anything better
Distribution Layer Distribution Layer làm việc ở giữa Core Layer và Access Layer, với vai trò đáp ứng một số giao tiếp giúp giảm tải cho lớp Core Layer trong quá trình truyền thông tin trong mạng. Với tác dụng của lớp này cung cấp danh giới cho việc sử dụng access lists và các tính năng lọc khác để khi cần thiết sẽ gửi lên lớp core layer. Tuy nhiên lớp này cũng là lớp định nghĩa các chính sách cho mạng. Một chính sách có thể áp dụng các dạng cụ thể sau:
Routing updates
Route summaries
VLAN
Address aggregation
Sử dụng các chính sách để bảo mật mạng và chống các giao dịch không cần thiết.
Nếu một hệ thống mạng bao gồm hai hoặc nhiều routing protocol, như Routing Information Protocol (RIP) và Interior Gateway Routing Protocol (IGRP), toàn bộ các vấn đề trên làm việc tại lớp distribution.
Các thiết bị hoạt động tại lớp Distribution layer:
4500, 4000, and 3600 series routers

Dòng 4000

Dòng 3600
Access Layer
Mang đến sự kết nối của người dùng với các tài nguyên trên mạng hoặc các giao tiếp với lớp Distribution. Access layer sử dụng Access lists để chống lại những kẻ xâm nhập bất hợp pháp, trong lớp Access layer cũng mang đến các kết nối như WAN, Frame Relay, ISDN, hay Leased lines.
Các thiết bị hoạt động tại lớp Access Layer: 2600, 2500, 1700, and 1600 series routers

Dòng 2600

Dòng 1700

Gửi phản hồi

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Log Out / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Log Out / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Log Out / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Log Out / Thay đổi )

Connecting to %s

%d bloggers like this: