Bus Topology cũng là một trong những kiến trúc mạng phổ biến hay gặp. Đây là một kiến trúc khá đặc biệt và thú vị. Vì sơ đồ kiến trúc của mạng này trong như sơ đồ ghế ngồi trên xe Bus. Trong bài này, ta sẽ cùng tìm hiểu chi tiết về kiến trúc mạng Bus, Ưu nhược điểm của kiến trúc này so với các mạng khác?
Kiến trúc mạng Bus (Bus Topology)
Trong Bus Topology, tất cả các thiết bị mạng được kết nối với một đường dây truyền thông chung, gọi là bus. Bus này thường là một đường dây cáp mà các thiết bị kết nối trực tiếp vào đó thông qua các nút hoặc cổng.
Dữ liệu được truyền từ một thiết bị gửi đến tất cả các thiết bị khác trên bus. Các thiết bị nhận dữ liệu sẽ kiểm tra địa chỉ của gói dữ liệu để xác định xem liệu gói dữ liệu đó có phải dành cho chúng hay không. Nếu địa chỉ không phù hợp, các thiết bị sẽ bỏ qua gói dữ liệu.
Trong Bus Topology, mỗi thiết bị được kết nối trực tiếp với bus thông qua một kết nối vật lý, thường là dây cáp. Các thiết bị có thể được kết nối dưới dạng đầu nối hoặc cổng mạng, chẳng hạn như RJ45 trong mạng Ethernet.
Cáp đồng trục (coaxial cable) thường được sử dụng để tạo ra bus trong Bus Topology. Cáp đồng trục cung cấp khả năng truyền dẫn dữ liệu một cách hiệu quả và đáng tin cậy trong mạng Bus.
Thiết kế bus có thể là tuyến tính (linear), trong đó các thiết bị được kết nối dọc theo một đoạn cáp duy nhất. Hoặc nó có thể là dạng dạng vòng (ring), trong đó mỗi thiết bị được kết nối với hai thiết bị khác, tạo thành một vòng bus.
Truyền dữ liệu trong mạng Bus
Vì tất cả các thiết bị đều sử dụng một đường truyền dẫn chung Bus. Nên khả năng xảy ra xung đột dữ liệu là điều không thể tránh khỏi khi có nhiều thiết bị cùng lúc truyền dữ liệu trên Bus.
Trong mạng Ethernet, một trong những phương thức truyền dẫn dữ liệu phổ biến nhất được sử dụng trên Bus Topology là CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection):
- Trước khi một thiết bị gửi dữ liệu trên bus, nó sẽ lắng nghe (sensing) xem bus có đang được sử dụng hay không. Nếu bus đang không được sử dụng, thiết bị có thể bắt đầu gửi dữ liệu của mình.
- Nhiều thiết bị có thể cùng truy cập vào bus để gửi dữ liệu. CSMA cho phép các thiết bị kiểm tra trạng thái của bus trước khi gửi dữ liệu để tránh xung đột.
- Nếu hai hoặc nhiều thiết bị gửi dữ liệu cùng một lúc và dữ liệu của chúng va chạm trên bus, CSMA/CD cho phép các thiết bị phát hiện xung đột. Khi xảy ra xung đột, các thiết bị gửi dữ liệu sẽ dừng gửi và chờ một khoảng thời gian ngẫu nhiên trước khi thử gửi lại.
- Sau khi phát hiện xung đột, các thiết bị sẽ chờ một khoảng thời gian ngẫu nhiên trước khi thử gửi lại dữ liệu của mình. Thời gian chờ ngẫu nhiên giúp tránh tình trạng xung đột tái diễn.
Ưu điểm của mạng Bus
Việc lắp đặt mạng Bus rất đơn giản và yêu cầu ít chi phí thiết bị mạng cũng như dây cáp so với kiến trúc mạng khác như mạng hình sao.
Một điểm cộng nữa của Bus Topology là khả năng mở rộng của mình. Ta có thể dễ dàng thêm hoặc bớt các thiết bị trong mạng Bus mà ko đòi hỏi kỹ thuật phức tạp để thiết lập và vận hành.
Mang Bus là mô hình lý tưởng cho các mạng nhỏ không đòi hỏi hiệu suất và bảo mật tốt.
Nhược điểm mạng Bus
Nhược điểm rõ ràng nhất của mạng Bus là thiếu sự bảo mật. Tất cả các thiết bị trong mạng Bus đều có thể lắng nghe dữ liệu được gửi trên đường Bus.
Một nhược điểm nữa là khả năng xung đột dữ liệu khi có nhiều thiết bị gửi dữ liệu cùng lúc. Mặc dù có CSMA/CD giúp phát hiện và ngăn chặn. Nhưng nó cũng làm giảm hiệu suất mạng.
Vì tất cả đường truyền đều phụ thuộc vào đường Bus nên nó xảy ra vấn đề. Toàn bộ mạng Bus sẽ gặp ảnh hưởng.
Một nhược điểm nữa là mạng Bus bị giới hạn về khoảng cách chiều dài của đường Bus. Mặc dù ta sử dụng cáp đồng trục thì độ dài tối đa của loại cáp này cũng chỉ dừng lại ở khoảng cách 1,5 Km đến 2 Km. Nếu sử dụng cáp mạng làm Bus thì độ dài tối đa là 100 m.
Bảng so sánh mạng Bus với các mạng khác
| Tiêu chí | Mạng Bus | Mạng Star | Mạng Ring | Mạng Mesh |
|---|---|---|---|---|
| Chi phí | Thấp | Trung bình đến cao | Trung bình đến cao | Cao |
| Dễ triển khai | Có | Có | Có | Khó |
| Bảo mật | Thấp | Cao | Cao | Cao |
| Hiệu suất | Giảm khi có nhiều thiết bị | Ổn định, không ảnh hưởng | Ổn định, không ảnh hưởng | Cao |
| Ổn định | Ưu và nhược điểm phụ thuộc vào môi trường vật lý | Rất ổn định, không ảnh hưởng khi một thiết bị gặp sự cố | Rất ổn định, không ảnh hưởng khi một thiết bị gặp sự cố | Ổn định, các đường kết nối dự phòng giúp giảm thiểu sự cố |
| Mở rộng | Khó | Dễ | Khó | Dễ |
| Quản lý và bảo trì | Thường đơn giản, nhưng có thể khó phát hiện sự cố | Dễ | Dễ | Khó |
Trong thực tế mạng Bus thường được sử dụng trong các trường hợp như:
- Các mạng nhỏ và đơn giản, như các mạng văn phòng nhỏ, gia đình hoặc mạng nội bộ trong các doanh nghiệp nhỏ.
- Dùng trong phòng nghiên cứu để sinh viên hiểu về cách thức hoạt động của mạng máy tính.
- Trong một số ứng dụng điều khiển công nghiệp nhỏ, Bus Topology có thể được sử dụng để kết nối các thiết bị cảm biến và thiết bị điều khiển với trung tâm điều khiển.
- Trong một số hệ thống giao thông đô thị, Bus Topology có thể được sử dụng để kết nối các bộ điều khiển tín hiệu giao thông hoặc camera giám sát với trung tâm điều khiển.
Mong rằng, bài viết này đã giúp bạn hiểu về kiến trúc mạng Bus và ưu nhược điểm của kiến trúc mạng này!
Thông Tin Về Tác Giả
Nguyễn Thành Hợp là một chuyên gia về lĩnh vực thiết bị mạng, viễn thông gần 10 năm kinh nghiệm với nhiều chứng chỉ chất lượng như CCNA 200-301, CCNP, CCDA, CCDP,... do Cisco cung cấp. Sở thích cá nhân là khám phá những kiến thức mới mẻ về công nghệ nói chung và đặc biệt là liên quan đến lĩnh vực mạng!
