Toàn tập mạng Lan Local Area Network

Tài liệu toàn tập mạng Lan giúp bạn tìm hiểu và thiết kế, cũng như các vấn đề liên quan đến mạng Lan như : Các đặc trưng của mạng LAN Cấu trúc mạng LAN. Các phương pháp truy nhập đường truyền Cáp mạng và các thiết bị mạng LAN Lựa chọn, cài đặt hệ điều hành cho LAN. Thiết kế mạng LAN

Mạng LAN (Local Area Network)

1 Cấu trúc mạng LAN (LAN’s topology)

Mạng dạng hình sao (Star topology)

Mọi máy trong

Mạng dạng hỡnh sao (Star topology)

 Mạng dạng hình sao bao gồm một trung tâm và các nút

thông tin Các nút thông tin là các trạm đầu cuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng Trung tâm của mạng

điều phối mọi hoạt động trong mạng với các chức năng cơ bản là:

 Xác định cặp địa chỉ gửi và nhận đ ợc phép chiếm tuyến

thông tin và liên lạc với nhau

 Cho phép theo dõi và sử lý sai trong quá trình trao đổi

thông tin

Mạng dạng hỡnh sao (Star topology)

 Các u điểm của mạng hình sao:

 Hoạt động theo nguyên lý nối song song nên nếu có một thiết

bị nào đó ở một nút thông tin bị hỏng thì mạng vẫn hoạt động bình th ờng

 Cấu trúc mạng đơn giản và các thuật toán điều khiển ổn định

 Mạng có thể mở rộng hoặc thu hẹp tuỳ theo yêu cầu của ng ời

sử dụng

 Nh ợc điểm của mạng hình sao:

 Khả năng mở rộng mạng hoàn toàn phụ thuộc vào khả năng

của trung tâm Khi trung tâm có sự cố thì toàn mạng ngừng hoạt động.

 Mạng yêu cầu nối độc lập riêng rẽ từng thiết bị ở các nút

thông tin đến trung tâm Khoảng cách từ máy đến trung tâm rất hạn chế (100 m)

Mạng dạng hình tuyến (Bus topology)

Mạng dạng hình tuyến

gồm một cáp đơn

tuyến (gọi là BUS) kết

nối trực tiếp với mọi

máy tính (dùng

T-connector) không qua

thiết bị trung gian

BUS được giới hạn hai

đầu bởi các bộ kết

Mạng dạng hỡnh tuyến (Bus topology)

 Theo cách bố trí hành lang các đ ờng nh hình vẽ thì máy

chủ (host) cũng nh tất cả các máy tính khác (workstation) hoặc các nút (node) đều đ ợc nối về với nhau trên một trục đ ờng dây cáp chính để chuyển tải tín hiệu.

 Tất cả các nút đều sử dụng chung đ ờng dây cáp chính

này Phía hai đầu dây cáp đ ợc bịt bởi một thiết bị gọi là terminator Các tín hiệu và gói dữ liệu (packet) khi di chuyển lên hoặc xuống trong dây cáp đều mang theo điạ chỉ của nơi đến.

Mạng dạng hỡnh tuyến (Bus topology)

 Loại hình mạng này dùng dây cáp ít nhất, dễ lắp

đặt Tuy vậy cũng có những bất lợi đó là sẽ có sự

ùn tắc giao thông khi di chuyển dữ liệu với l u l ợng lớn và khi có sự hỏng hóc ở đoạn nào đó thì rất khó phát hiện, một sự ngừng trên đ ờng dây để sửa chữa sẽ ngừng toàn bộ hệ thống

Mạng dạng vòng (Ring topology)

Mỗi máy trong mạng

được nối với hai máy gần

Mạng dạng vũng (Ring topology)

 Mạng dạng này, bố trí theo dạng xoay vòng, đ ờng dây cáp

đ ợc thiết kế làm thành một vòng khép kín, tín hiệu chạy quanh theo một chiều nào đó Các nút truyền tín hiệu cho nhau mỗi thời điểm chỉ đ ợc một nút mà thôi Dữ liệu truyền

đi phải có kèm theo địa chỉ cụ thể của mỗi trạm tiếp nhận

 Mạng dạng vòng có thuận lợi là có thể nới rộng ra xa, tổng

đ ờng dây cần thiết ít hơn so với hai kiểu trên Nh ợc điểm là

đ ờng dây phải khép kín, nếu bị ngắt ở một nơi nào đó thì toàn bộ hệ thống cũng bị ngừng.

Mạng dạng hình kết hợp (Hybrid topology)

Mạng Star-wired Ring

Sử dụng cấu hình kết nối vật lý dạng hình sao Tuy nhiên lại sử dụng phương pháp truyền dữ liệu Token Ring - Passing

Mạng dạng hình kết hợp (Hybrid topology)

Mạng Star-wired BUS

Trong mạng dạng này các nhóm máy trạm kết nối với thiết bị trung tâm (Hub) theo hình sao Các Hub đến lượt

Phươngưphápưđaưtruyưnhậpưsửưdụngưsóngư mangưcóưphátưhiệnưxungưđộtư-ưCSMA/CD

 CSMA là viết tắt từ tiếng Anh: Carrier Sense Multiple

Access, còn CD là viết tắt từ: Conllision Detect.

 Sử dụng giao thức này các trạm hoàn toàn có quyền truyền

dữ liệu trên mạng với số l ợng nhiều hay ít và một cách ngẫu nhiên hoặc bất kỳ khi nào có nhu cầu truyền dữ liệu ở mỗi trạm Mối trạm sẽ kiểm tra tuyến và chỉ khi nào tuyến không bận mới bắt đầu truyền các gói dữ liệu.

 CSMA/CD có nguồn gốc từ hệ thống radio đã phát triển ở tr

ờng đại học Hawai vào khoảng năm 1970,gọi là ALOHANET (LBT and LWT)

 Đây là giao thức thông dụng sau CSMA/CD đ ợc dùng trong

các LAN có cấu trúc vòng (Ring) Trong ph ơng pháp này, khối

điều khiển mạng hoặc token đ ợc truyền lần l ợt từ trạm này đến trạm khác Token là một khối dữ liệu đặc biệt Khi một trạm

đang chiếm token thì nó có thể phát đi một gói dữ liệu Khi đã phát hết gói dữ liệu cho phép hoặc không còn gì để phát nữa thì trạm đó lại gửi token sang trạm kế tiếp Trong token có chứa một địa chỉ đích và đ ợc luân chuyển tới các trạm theo một trật tự đã định tr ớc Đối với cấu hình mạng dạng xoay vòng thì trật tự của sự truyền token t ơng đ ơng với trật tự vật lý của các

 Ethernet là mạng cục bộ do các công ty Xerox, Intel và

Digital equipment xây dựng và phát triển Ethernet là mạng thông dụng nhất đối với các mạng nhỏ hiện nay Ethernet LAN đ ợc xây dựng theo chuẩn 7 lớp trong cấu trúc mạng của ISO, mạng truyền số liệu Ethernet cho phép đ a vào mạng các loại máy tính khác nhau kể cả máy tính mini Ethernet có các đặc tính kỹ thuật chủ yếu sau đây:

 Có cấu trúc dạng tuyến phân đoạn, đ ờng truyền dùng cáp

đồng trục, tín hiệu truyền trên mạng đ ợc mã hoá theo kiểu

đồng bộ (Manchester), tốc độ truyền dữ liệu là 10 Mb/s.

 Chiều dài tối đa của một đoạn cáp tuyến là 500m,

các đoạn tuyến này có thể đ ợc kết nối lại bằng cách dùng các bộ chuyển tiếp và khoảng cách lớn nhất cho phép giữa 2 nút là 2,8 km.

 Sử dụng tín hiệu băng tần cơ bản, truy xuất tuyến

(bus access) hoặc tuyến token (token bus), giao thức là CSMA/CD, dữ liệu chuyển đi trong các gói Gói (packet) thông tin dùng trong mạng có độ dài

MạngưETHERNET

Ngoài Ethernet LAN một công nghệ LAN chủ yếu khác đang đ

ợc dùng hiện nay là Token Ring Nguyên tắc của mạng Token Ring đ ợc định nghĩa trong tiêu chuẩn IEEE 802.5 Mạng Token Ring có thể chạy ở tốc độ 4Mbps hoặc 16Mbps Ph ơng pháp truy cập dùng trong mạng Token Ring gọi là Token passing Token passing là ph ơng pháp truy nhập xác định, trong đó các xung đột đ ợc ngăn ngừa bằng cách ở mỗi thời điểm chỉ một trạm có thể đ ợc truyền tín hiệu Điều này đ ợc thực hiện bằng việc truyền một bó tín hiệu đặc biệt gọi là Token (mã thông báo) xoay vòng từ trạm này qua trạm khác Một trạm chỉ có thể gửi đi

bó dữ liệu khi nó nhận đ ợc mã không bận.

3 Cáp mạng và các thiết bị mạng LAN

 Các loại Card mạng (Network

interface card – NIC) còn gọi là Network Adapters

 Cáp đồng trục (Coaxial cable).

 Cáp đôi xoắn (Twisted pair cable).

 Cáp sợi quang (Fiber optic cable).

 Lựa chọn cáp cho mạng LAN

 Bộ định tuyến (Router) một thiết bị

thích hợp với cả LAN và WAN (Liên

mạng)

Card mạng (NIC)

Chức năng: Kết nối các thiết bị như máy trạm, máy chủ,

máy in,… để thực hiện gửi – nhận dữ liệu qua đường truyền mạng

Các loại NIC:

- Với PC để bàn NIC tương tự bản mạch mở rộng, chúng

liên kết với hệ thống qua các khe cắm (Slot) mở rộng

- Liên kết dữ liệu giữa các bản mạch mở rộng với hệ thống

thông qua các BUS Giữa Bus và Slot luôn có cấu trúc phù hợp về phần cứng (số dây, kích thước, ) và giúp thiết bị ngoài (như NIC chẳng hạn) liên kết dữ liệu với hệ thống

- MicroChannel

Architecture (MCA)

- Extended Industry

Standard Architecture (EISA)

- Peripheral

Component Interconnect (PCI)

Card mạng (NIC)

Một bảng mạch hệ thống với các dạng BUS khác nhau

Card mạng (NIC)

PCMCIA: Được phát triển vào năm 1990 để cung cấp giao diện

chuẩn cho kết nối mọi thiết bị với máy tính xách tay (Personal Computer Memory Card International Association – PCMCIA)

Card mạng (NIC)

Cổng USB (universal

serial bus) : Chuẩn BUS

mở rộng được dùng rộng

rãi để kết nối với nhiều

loại thiết bị ngoại vi

Card mạng (NIC)

Một NIC kết nối qua cổng song song

Card mạng (NIC)

Card mạng (NIC)

Một số NIC khác phổ dụng với

PC để bàn

Card mạng (NIC)

NIC công nghệ Ethernet dùng nối máy in

với mạng máy tính

Card mạng (NIC)

Cài đặt Card mạng (Installing NIC)

 Khẳng định trình

điều khiển thiết bị đã

được cài đặt cho NIC

bị suy giảm tính năng hoạt động Nó tạo ra khả năng rất

Cáp đồng trục có rất nhiều kích cỡ Các mạng cục bộ đầu tiên sử dụng hai loại cáp mà th ờng đ ợc biết đến nh là cáp béo (thick cable) và cáp gầy (thin cable) Cáp béo là loại cáp dùng rất thông dụng cho các đ ờng cáp trục (backbone network) trong những năm 1970 1980 Nó có thể đi xa hơn cáp gầy và – 1980 Nó có thể đi xa hơn cáp gầy và

khó cài đặt và đắt hơn Ngày nay loại cáp gầy đ ợc dùng phổ biến hơn.

Cáp đồng trục (Coaixial)

-Cáp béo dùng trong mạng Ethernet còn có tên là 10Base5 cable – 1980 Nó có thể đi xa hơn cáp gầy và

1.3cm Ưu điểm của loại cáp này là đi xa (500 mét) và cho phép ghép nối 100 node trên một đoạn cáp, khả năng kháng nhiễu cao Cáp này to, nặng và khó cài đặt Các node đ ợc nối vào cáp bằng các trích cáp thông qua một thiết bị đặc biệt Khoảng cách giữa hai

điểm trích cáp cách nhau ít nhất 2,5 mét đ ợc sử dụng nh là đ ờng trụcchính(backbone)

- Cáp gầy (10Base2) đường kớnh 0.5cm có độ dài tối đa một đoạn cáp không quá 185 mét và số điểm nối cho phép là 30 Node trên một đoạn mạng (Segment) Khoảng cách giữa hai node ít nhất là 0,5m

- Cáp đồng trục đ ợc sử dụng trong các nhu cầu truyền hình ảnh, dữ

Cáp đồng trục (Coaixial)

Cáp đồng trục 10Base5 (Thick cable)

Cáp đồng trục (Coaixial)

Cáp xoắn là loại cáp phổ biến sử dụng trong mạng có kiến trúc sao Khoảng cách tối đa giữa hai điểm là

100m, tốc độ truyền 10- 100 Mbps.

Cáp đôi xoắn (Twisted-pair)

Cáp đôi dây xoắn bao gồm 4 đôi dây, hai sợi trong mỗi đôi dây xoắn lại với nhau và đ ợc bọc trong một vỏ nhựa chung Có hai loại

là cáp bọc kim (STP - Shielded Tiwised-Pair) và cáp không bọc kim (UTP - Unshielded Tiwised-Pair) Cáp bọc kim có một lớp kim loại bọc ngoài nên khả năng chống nhiễu cao hơn và có thể kéo đi

Cáp đôi xoắn (Twisted-pair)

Cáp đôi xoắn (Twisted-pair)

Cáp đôi xoắn (Twisted-pair)

Có thể chia cáp đôi dây xoắn làm 6 loại

Loạiư Tốcưđộư Kýưhiệuưư

trênưcápư

Loại 1 không quá 5Mbps CAT1 Loại 2 CAT2 Loại 3 không quá 16Mbps CAT3 Loại 4 không quá 20Mbps CAT4 Loại 5 không quá 100Mbps CAT5 Loại 6 không quá 300Mbps CAT6

Cáp quang là loại cáp có tốc độ truyền rất cao, mức độ an toàn trên

đ ờng truyền cũng cao, có khả năng chống nhiễu, nh ng giá thành đắt

và các thiết bị kèm theo cũng rất đắt Cáp quang th ờng dùng để nối các địa điểm cách xa nhau Chuẩn Ethernet cho phép một đoạn cáp quang đi xa tới 2km (10BaseFL)

Cáp quang (Fiber Optic)

Việc lựa chọn cable sử dụng cho mạng nên căn cứ vào các tiêu chí:

- Khoảng cách tối đa giữa các điểm cần nối

- Yêu cầu về thông l ợng mạng cần khai thác

- An toàn, thẩm mỹ, đúng chuẩn

- Dễ tìm kiếm thay thế Trên thị tr ờng Việt Nam hiện nay phổ biến nhất là cáp đôi xoắn CAT5

- Giá cả Tuy nhiên hiện nay giá cáp mạng cũng nh các loại

thiết bị mạng khác đều rẻ đi đáng kể

Lựa chọn cable cho mạng LAN

Các thiết bị dùng để kết nối LAN

 Bộ lặp tín hiệu (Repeater)

 Bộ định tuyến (Router) : Đây là thiết bị liên mạng,

có thể dùng trong thiết kế LAN để hỗ trợ khả năng liên kết các mạng với nhau

Hub là điểm tập trung dây trong mạng nối theo cấu trúc hình sao và là tên chung cho các bộ tập trung mạng Arcnet, 10BaseT Ethenet, 10BaseF Ethenet và một số mạng khác sử dụng Hub để tập trung nhiều cáp mạng theo cấu trúc hình sao tạo thành một mạng đơn (đôi khi ng ời ta còn dùng thuật ngữ Concentrator: tập trung).

Bộ tập trung của mạng Token Ring, chính xác gọi là bộ truy

Bộ tập trung (Hub)

- Hub th ờng có nhiều cổng để nối với nhiều đầu dây từ các máy Hub gọi là Hub tích cực khi nó có thêm chức năng tạo lại tín hiệu của cổng (phát lặp) Hub thụ động đơn giản chỉ là bộ tách dây.

- Trong một hệ thống mạng cụ thể thì Hub là điểm tập trung đ ờng cáp từ các máy Server và các máy tính, các thiết bị ngoại

vi Trong một số tr ờng hợp Hub có thể thông minh (Intelligent Hub) thông qua các phần mềm quản trị mạng để theo dõi và kiểm soát luồng thông tin của mạng (SNMP) Với Intelligent Hub

th ờng ta có thể xác lập địa chỉ IP cho nó.

Bộ tập trung (Hub)

HưUưB PhysicưA PhysicưB MạngưA MạngưB

Theo sơ đồ quan niệm bẩy mức thì Hub là thiết

bị trung gian làm việc ở mức vật lý (tầng d ói cùng của mạng) Bản thân các Hub không đắp thêm hay l ợc bỏ những thông tin riêng vào gói tin đang có trên đ ờng

Bộ tập trung (Hub)

-Theo khả năng đồng thời tạo các liên kết truyền tin ta lại

có thể chia Hub thành hai loại: Repeater Hub và Switch Hub Với Repeater Hub chỉ cho phép một cặp máy liên kết còn các máy khác lúc đó không thể liên lạc Switch Hub thì

có khả năng định các cặp tuyến liên lạc độc lập đồng thời.

- Công nghệ mới hiện nay còn cho ra đời thiết bị mạng bao gồm chung cả hai chức năng của Hub và của Switch Các thiết bị mới này có tên là SWITCH-HUB với đồng thời nhiều loại cổng giao tiếp và có khả năng tổ chức tạo các phân

đoạn mạng.

Bộ tập trung (Hub)

Bé tËp trung (Hub)

- Xét về tốc độ truyền tin thì Hub không quyết định mà th ờng phụ thuộc vào loại card mạng đ ợc sử dụng Tốc độ tại các cổng của Hub cũng th ờng theo chuẩn tốc độ của card mạng.

- Tr ớc đây th ờng các Hub có các cổng theo chuẩn Ethernet với cả hai loại cổng RJ45 và BNC với tốc độ 10 Mbps; Khi

đó cũng đã có các Hub với chủ yếu là các cổng RJ45 tốc độ

10 Mbps, đồng thời có 1-2 cổng kiểu BNC với tốc độ 100 Mbps (để tổ chức liên kết trục chính).

Bộ tập trung (Hub)

- Hiện nay, công nghệ đã cho ra đời các Hub với các cổng RJ45 theo tiêu chuẩn Fast Ethernet với tốc độ

100 Mbps; tất nhiên ng ời ta vẫn duy trì 1-2 cổng kiểu

- Mới hơn nữa thị tr ờng đã có các loại Hub với các cổng RJ45 mà tốc độ tuỳ thuộc card sử dụng hay đ ờng truyền mỗi lúc có thể là 10Mbps hay 100 Mbps Cổng cho phép đáp ứng cả hai tốc độ này đ ợc gọi là Dual

Bộ tập trung (Hub)

Bé tËp trung (Hub)

Bé tËp trung (Hub)

Sơ đồ HUB nhiều tầng

Đây là thiết bị trung gian thực hiện chức năng chuyển tiếp ở mức vật lý, nó có tác dụng khuếch đại tín hiệu trên đ ờng truyền do đó

đ ợc sử dụng để kéo dài cáp mạng Nó không thể sử dụng để kết nối các mạng có công nghệ khác nhau.Khi một segment đã đạt tới giới hạn của điểm nối (Node) cho phép, hoặc có độ dài lớn hơn cho phép, chất l ợng tín hiệu sẽ bị giảm sút Repeater có nhiệm vụ đồng bộ thời gian và khuếch đại tín hiệu trên các segment đ ợc nối Repeater cũng đ ợc coi là điểm nối trong mạng Nh vậy mạng 10Base2 (Thin Ethernet) cho phép nối 29 máy và 1 Repeater, mạng 10Base5 (Thick Ethernet) cho phép nối 95 máy và 5 Repeater

Bộ phát lặp (Repeater)

Bộ phát lặp (Repeater)

Repeater cũng có nhiệm vụ theo dõi các segment và khi cần thiết cô lập những segment bị hỏng ra khỏi mạng.IEEE 802.3 có mô tả các luật cho phép sử dụng tối đa số repeater cho một cấu hình Số Repeater nhiều nhất giữa hai điểm

là 4 Số segment nhiều nhất là 5 Trong đó nhiều nhất là 3 segment có các thiết bị khác nối vào Các segment còn lại chỉ

đơn thuần nối giữa các Repeater Luật 5:4:3 đ ợc xác định bằng cách tính độ trễ tối đa của tín hiệu khi lan truyền trên cáp và qua Repeater Khi luật lệ này bị vi phạm có thể mạng vẫn chạy nh ng

sẽ có thể xảy ra sự cố bất th ờng Một điểm khác cần l u ý là khi ta dùng Repeater để kéo dài mạng ta có thể làm giải thông của

mạng quá tải Khi đó cần sử dụng các thiếtưbịưmạng nh : Brigde,