Bài giảng Tin học Đại cương Chương 5 - PGS.TS. Lê Văn Năm

Tức là các máy tính được kết nối mạng ở đây có thể dùng để chia sẻ thông tin cho máy tính khác, máy này thường gọi là máy chủ hay máy phục vụ - Server.. Mạng WAN sử dụng nhiều loại đường

Chương 5 Mạng máy tính và Internet

Mạng máy tính phải đảm bảo 3 yếu tố:

- Thứ nhất, có nhu cầu chia sẻ

thông tin và dữ liệu Tức là các máy

tính được kết nối mạng ở đây có thể

dùng để chia sẻ thông tin cho máy tính khác, máy này thường gọi là máy chủ (hay máy phục vụ - Server)

5 1 KHÁI NIỆM MẠNG MÁY TÍNH

5.1.1 Khái niệm mạng máy tính

- Thứ hai, các máy tính đơn lẻ phải được kết nối với nhau thông qua

phương tiện truyền thông (hay, đường truyền - Transmission Medium), có thể

là vô tuyến (Wireless - không dây)

hoặc hữu tuyến (Wired – có dây) Các thông tin phải được truyền tải một

cách nhanh chóng và chính xác.

- Thứ ba, hệ thống đường truyền phải tuân theo các quy tắc truyền

thông chung gọi là các giao thức

(Protocols), khi ấy hệ thống truyền

và hệ thống nhận mới có thể hiểu

nhau để gửi nhận được thông tin.

5 1.2 Phân loại mạng

Có nhiều cách để phân loại mạng máy

tính, tùy theo các tiêu chí khác nhau

Nguời ta có thể phân loại theo cách thức truyền thông (Protocol - giao thức), phổ biến nhất hiện nay là bộ giao thức

TCP/IP Hoặc, phân loại theo vai trò khả năng của các thành viên trong mạng, hay theo cách thức kết nối mạng.

a Phân loại theo quy mô

và khoảng cách địa lý:

Đây là một cách phân loại phổ biến nhất hiện nay, do vậy khi nói đến loại mạng người ta thường ngầm định nói theo cách phân loại

này Theo cách phân loại này, chúng ta có

các loại mạng đó là LAN, WAN.

Mạng cục bộ - LAN (Local Area

Network):

Là hệ thống mạng thường đượclắp đặt trong các văn phòng công

ty nhỏ, trường học,… với quy mônhỏ và bán kính hẹp đến vài trămmét Số lượng các máy trạm

trong mạng LAN chỉ từ hàng chụcđến hàng trăm máy được kết nốivới nhau bằng các đường truyềntốc độ cao

Về góc độ kỹ thuật, LAN có các tính chất quan trọng như: Tất cả các máy trạm

trong mạng LAN cùng chia sẻ đường

truyền chung, do đó thiết bị mạng hoạt động dựa trên kiểu truyền quảng bá

(broadcast) Broadcast là chế độ trao đổi thông tin trong đó thông tin được gửi từ một điểm này tới tất cả các điểm khác,

hay là từ một nguồn tới tất cả các đích có kết nối trực tiếp với nó

Mạng diện rộng - WAN (Wide Area

là sự liên kết nhiều mạng LAN với

nhau thông qua các đường truyền

Mạng WAN sử dụng nhiều loại

đường truyền kể cả đường truyền

vệ tinh, sóng viba, cáp quang,

trong thực tế thường dựa vào các đường truyền hoặc dịch vụ kết

nối của công ty truyền thông, bưu điện

Mạng WAN sử dụng nhiều loại thiết bị

và công nghệ khác nhau, để kết nối

cần sử dụng hệ thống trung chuyển

như các thiết bị Modem, bộ định tuyến (Router), chuyển mạch (Switch)

Mạng xương sống (Backbone

network)

Mạng xương sống còn gọi là mạng đường trục

là một hệ thống mạng máy tính kết nối một số mạng con hoặc các mạng LAN Mạng đường

trục có thể kết hợp chặt chẽ các mạng khác

nhau trong cùng một cơ sở hạ tầng hoặc xây

dựng hoặc trên các khu vực rộng hoặc trong các tòa nhà khác nhau, trong môi trường khuôn

viên trường đại học, thường thì mạng Backbone

có thể kết nối các mạng con trong một phạm vi đến vài ki lô mét.

Mạng Backbone sử dụng các thiết bị

chuyển mạch (Switch), bộ định tuyến (Router) để kết nối Có nhiều mô hình Backbone, từ nhỏ đến lớn và tùy thuộc vào nhu cầu và quy mô của tổ chức

như doanh nghiệp lớn, các nhà cung cấp dịch vụ thông tin, ngân hàng,

trường đại học lớn

Mạng Backbone được thiết kế

theo mô hình phân cấp chia nhiều lớp, ví dụ một mạng được thiết kế

ba lớp, lớp quan trọng nhất là lớp lõi

Mạng Backbone

b Phân loại theo vai trò khả năng:

Theo cách này mạng máy tính

được phân thành hai loại

Mạng ngang hàng (peer-to-peer):

Là các hệ thống mạng kết nối cácmáy tính mà trong đó vài trò các

máy tính trong hệ thống mạng này

là như nhau

Các hệ thống mạng này phổ biến nhất là trong các văn phòng cơ

quan nhỏ, khi các máy tính đều là máy trạm (workstation) sử dụng cho nhân viên được kết nối với

nhau để cùng chia sẻ tài liệu,

đường truyền internet hoặc máy

in sử dụng chung

Mạng khách chủ(Client/Server):

Là các hệ thống mạng mà trong đó

có ít nhất một máy chủ (Server)

đóng vai trò quản lý và cung cấp

dịch vụ cho các máy khách (Client) Các máy khách sử dụng các dịch vụ

từ máy chủ và chịu sự quản lý và

giám sát của máy chủ này.

c Phân loại theo cách thức kết

nối mạng:

Theo cách phân loại này,

ngưòi ta chỉ xem xét hình trạng mạng (topology) của hệ thống

mạng LAN Hệ thống mạng

thường được chia ra làm bốn loại chính

Mạng Bus (Tuyến tính): Trong mạng này tất cả các máy trạm cùng phân chia một đường truyền chung (bus) Đường truyền chính được giới hạn

hai đầu bằng hai đầu nối đặc biệt

gọi là terminator Mỗi trạm được nối với trục chính qua một đầu nối chữ T (T-connector) hoặc một thiết bị thu phát (Transceiver)

Mạng Ring (vòng): Trên mạng hình vòng tín hiệu được truyền

đi trên vòng theo một chiều duy nhất Mỗi trạm của mạng được

nối với vòng qua một bộ chuyển tiếp (repeater) do đó cần có giao thức điều khiển việc cấp phát

quyền được truyền dữ liệu trên

vòng mạng cho trạm có nhu cầu.

Mạng Star (hình sao): Mạng hình sao

có tất cả các trạm được kết nối với một thiết bị trung tâm có nhiệm vụ nhận

tín hiệu từ các trạm và chuyển đến

trạm đích Các thiết bị trung tâm sử

dụng phổ biến hiện nay là Hub hoặc

Switch

Mạng hỗn hợp: là mạng máy kết hợp các kiểu kết nối ở trên.

Trong thực tế do địa hình khác nhau của các tổ chức cơ quan, cũng như số lượng máy trạm ngày càng nhiều và việc dự

phòng cho sự tăng trưởng số lượng máy trong tương lai, nên nhiều tổ chức cơ

quan đã lựa chọn lắp đặt mạng LAN theo cách kết nối hỗn hợp.

d Phân loại theo cách thức truy cập

Mạng LAN ảo (VLAN)

Một nhóm các máy tính, thiết bị mạng

thuộc các mạng LAN vật lý khác nhau

nhưng được cấu hình để có thể liên lạc

với nhau giống như chúng ở trên một

mạng LAN vật lý gọi là mạng LAN ảo

(Virtual Local Area Network) Mạng VLAN giúp tăng hiệu suất mạng LAN cỡ trung bình và lớn vì nó hạn chế kiểu truyền

quảng bá

Khi số lượng máy tính và lưu lượng truyền tải tăng cao, số lượng gói tin

quảng bá cũng gia tăng Do đó VLAN được sử dụng trong những trường hợp sau: Mạng LAN có hơn 200 máy tính; lưu lượng dữ liệu trong LAN quá lớn;

Các nhóm người dùng cần gia tăng

bảo mật hoặc tốc độ truyền dữ liệu bị chậm; Các nhóm người dùng ở các

mạng LAN khác nhau cần tổ chức

thành một mạng riêng biệt.

Mang riêng ảo (VPN)

M ạng được cấu hình để kết nối các máy tính của các công ty, tổ chức, khách hàng

với nhau thông qua mạng Internet gọi là mạng riêng ảo (VPN-Virtual Private

Network) VPN sử dụng đường truyền qua Internet tạo ra các liên kết ảo để kết nối các máy tính thành một mạng riêng của doanh nghiệp, tổ chức

5.2 THIẾT BỊ MẠNG

Hiện nay các thiết bị mạng ngày

một đa dạng phục vụ cho nhiều loại mạng khác nhau, và một thiết bị

mạng cũng có thể do nhiều hãng

sản xuất khác nhau cùng sản xuất, các thiết bị này có thể cùng sử dụng trong một mạng

5.2.1 Dây cáp mạng (network cable)

Dây cáp đóng vai trò là phương tiện

truyền tín hiệu giữa các nút mạng, có

nhiều loại cáp nhằm đáp ứng qui mô của nhiều loại mạng khác nhau như sau:

- Cáp đồng trục (coxial cable):

là loại cáp có một lõi đồng chính giữa để truyền tín hiệu, còn bên ngoài là các lớp bỏ bọc bảo vệ và chống nhiều Đây là loại cáp sử

dụng trong các mạng tuyến tính (Bus), và không còn phổ biến

trong các mạng LAN nữa

10B2 Cable or "Thin Ethernet"

Cáp đồng trục sử dụng các bộ nối

cáp BNC để tạo kết nối giữa cáp

và máy tính, giữa cáp và đoạn

cáp khác Bộ nối gồm có: bộ nối hình chữ T (T-connector) để nối cáp và card mạng; bộ nối ống để nối giữa hai đoạn cáp (BNC-

connector) và bộ nối cuối

(Terminator) ở hai đầu cuối của cáp.

Cáp xoắn: chủ yếu là các loại cáp, mà các sợi truyền tín hiệu xoắn với nhau theo từng cặp (twisted-pair cable)

Đây là loại cáp sử dụng phổ biến nhất trong các mạng LAN hiện nay, là loại cáp không có vỏ bọc chống nhiễu UTP (Unshielded Twisted-Pair)

Cáp xoắn đôi có nhiều loại từ

CAT1 đến CAT6, phổ biến là CAT5 dùng giắc cắm RJ45, tốc độ

100Mb/s, truyền tải tín hiệu xa

100m, CAT6 truyền dữ liệu lên

đến 300 Mb/s

- Cáp quang ít bị nhiễu, tốc độ cao,

cáp quang là một loại cáp viễn thông làm bằng thủy tinh hoặc nhựa, sử

dụng ánh sáng để truyền tín hiệu Dây cáp gồm những sợi cáp dài, mỏng

thành phần của thủy tinh trong suốt bằng đường kính của một sợi tóc

5.2.2 Card mạng (Network Interface Card - NIC)

Là thiết bị được lắp đặt vào khe mở rộng (expansion slot) của máy tính (hoặc tích hợp trên MainBoard) Trên card mạng

thường có ít nhất một cổng kết nối để

gắn cáp mạng, hoặc là cổng đầu thu phát tín hiệu để kết nối với mạng không dây Card mạng có nhiệm vụ gửi và nhận dữ liệu từ máy tính với mạng.

5.2.3 Bộ phát lặp (Repeater)

Thiết bị trung gian thực hiện chức năng hai nhánh mạng để chuyển tiếp tín hiệu ở mức vật lý, nó có tác dụng khuyếch đại tín hiệu trên đường truyền do đó được sử dụng để kéo dài cáp mạng Nó không thể

sử dụng để nối các mạng có công nghệ

khác nhau.

Repeater chỉ khuyếch đại tín hiệu mà

không xử lý nội dung tín hiệu Số lượng Repeater trong một mạng có giới hạn (tối

đa 4).

5.2.4 Bộ tập trung (Hub)

Là trung tâm của mạng hình sao (điểm tập trung các đầu dây trong mạng) Hub có

nhiều cổng (port) loại nhỏ vài cổng,

loại lớn có thể 24 cổng, mỗi cổng liên

kết được một thiết bị

Hub nhận tín hiệu tại một cổng và lặp lại tín hiệu đó trên tất cả các

cổng còn lại Nên, tại mỗi thời điểm chỉ có một trạm được chuyển dữ

liệu Vì vậy một hub tốc độ 10Mbps thì có tốc độ tổng cộng của tất cả

các cổng là 10Mbps

5.2.5 Chuyển mạch (Switch)

Switch được thiết kế cho mạng nhiều đoạn, hoặc số lượng máy tính mạng lớn Switch cho phép nối mạng với

nhau ở tốc độ cao

 Switch nhận tín hiệu từ một

cổng và chuyển tiếp tín hiệu

đến cổng kết nối với thiết bị

đích theo nguyên tắc Switch lưu lại bản ghi nhớ địa chỉ địa chỉ vật lý (MAC) của tất cả các thiết bị mà nó kết nối tới

 Switch có nhiều cổng (port), hình thức

như Hub, loại lớn có thể có 48 cổng, mỗi cổng liên kết được một thiết bị Ta có

thể sử dụng Switch thay cho Hub mà

không cần thay đổi những thiết bị khác

và cáp mạng Tại mỗi thời điểm Switch

có thể có nhiều hơn một trạm truyền dữ liệu

5.2.7 Bộ định tuyến (Router)

Thiết bị này có chức năng dò tìm và quyết định

tuyến đường tốt nhất để truyền dữ liệu đến đích

cuối cùng.

Nguyên lý hoạt động chung của Router là sử dụng bảng định tuyến (routing table) để chứa địa chỉ của các nút mạng, căn cứ vào đó để tìm đường truyền

dữ liệu.

Router thường được sử dụng để kết nối với ít nhất hai mạng,

thông thường là hai mạng LAN hoặc WAN, hoặc một LAN và

mạng của ISP (Internet Service Provider) Router được đặt tại Gateway, nơi kết nối hai hoặc nhiều mạng khác nhau

ISP Router kết nối mạng LAN

Router tích hợp MODEM, Hub, Wifi,

thường được thiết kế với năng lực xử lý thấp thường được sử dụng cho những

những mạng nhỏ Ví dụ MODEM tích hợp Router được dùng để kết nối mạng LAN (khoảng vài chục máy tính) với IS.

Máy chủ mạng phần cứng là máy tính được thiết kế với định hướng

để chạy các ứng dụng lớn, xử lý khối lượng lớn dữ liệu, các máy

tính này được thiết kế với cấu

hình mạnh hơn các máy tính cá

nhân (PC) về bản mạch chính, bộ

vi xử lý, bộ nhớ,

Các hệ thống mạng hiện nay được xây dựng để cung cấp

và chia sẻ rất nhiều dịch vụ,

do vậy trong hệ thống mạng ngày càng sử dụng nhiều

máy chủ mạng Sau đây là

một số loại máy chủ mạng

phổ biến:

5.3.1 Máy chủ tệp (File Server)

Máy chủ thường có trong hầu hết các mạng LAN hiện nay Nó cung cấp nơi lưu trữ dữ liệu là các tệp tin dữ liệu

hay phần mềm sử dụng chung cho các máy trạm và người dùng trong mạng Đặc trưng chính và tài nguyên của loại máy chủ này chính là khả năng lưu

trữ

5.3.2 Máy chủ in (Print Server)

In ấn là nhu cầu không thể thiếu trong mỗi doanh nghiệp Nếu mỗi máy tính

chúng ta trạng bị một máy in thì sẽ rất lãng phí tài nguyên Do vậy việc chia sẻ tài nguyên máy in trong mạng được xem

là một dịch vụ cơ bản mà hầu hết các hệ điều hành hỗ trợ và ứng dụng sử dụng.

Với các mạng nhỏ thì máy in được gắn trực tiếp với một máy trạm

nào đó, từ đó sử dụng dịch vụ

chia sẻ máy in để các máy tính

khác có thể sử dụng

Với những mạng máy tính mà tần suất sử dụng máy in lớn, thì

người ta thường đầu tư các máy

in chuyên dụng cỡ lớn và có nhiều hình thức kết nối với mạng để

cung cấp dịch vụ in ấn khácnhau:

+ Nếu máy in là máy in mạng này, thì

nó được gắn trực tiếp với mạng bằng một đường cáp mạng riêng, và cài

phần mềm lên một máy chủ trong

mạng để quản lý và chia sẻ dịch vụ in

ấn trong mạng Máy chủ này gọi là

máy chủ in.

+ Nếu không phải là máy in có cổng gắn trực tiếp với mạng, thì người ta có thể mua một thiết bị phần cứng là gọi

là Printer Server để gắn máy in vào

đó, và Printer Server sẽ được gắn với mạng để cung cấp dịch vụ in ấn trên mạng Lúc này thiết bị phần cứng

Printer Server đóng vài trò như là một máy chủ in.

Có rất nhiều loại máy chủ ứng dụng,

nó thay đổi theo thời gian và tốc độ

phát triển của các ứng dụng trong lĩnh vực công nghệ thông tin Hiện nay, có một số loại máy chủ ứng dụng phổ

biến sau:

+ Máy chủ ứng dụng cơ sở dữ liệu (Database Server): là các máy

chủ được cài đặt các hệ quản trị

cơ sở dữ liệu, từ đó có thể thiết

lập các cơ sở dữ liệu cho các hệ

thống thông tin trong các doanh nghiệp

Đây là loại máy chủ không

thể thiếu trong các doanh

nghiệp lớn, các doanh nghiệp

có hệ thống thông tin họat

động dựa trên nền tảng máy tính

Máy chủ ứng dụng thư điện tử

(E-Mail Server): Là máy chủ cung cấp dịch vụ thử điện tử cho người dùng Máy chủ này cung cấp dịch

vụ thử điện tử trong một doanh

nghiệp, hoặc cộng đồng người

dùng mạng có kết nối với nó

(miễn phí, hoặc thu phí)

+ Máy chủ ứng dụng Web (Web Server):

là máy chủ được cài đặt phần mềm để

cung cấp dịch vụ lưu trữ hệ thống siêu

văn bản, để người dùng có thể đọc từ các trình duyệt web ( web browser).

5.4 Mạng Internet

5.4.1 Khái niệm về Internet

Internet được gọi là liên mạng máy tính toàn cầu Về mặt phần cứng nó bao gồm tất cả các mạng LAN và WAN trên thế giới kết nối với nhau, về phần mềm cần phải

5.4.2 Sự hình thành Internet

 1957 khi Liên xô cũ phóng con tàu vũ trụ

1mang theo vệ tinh Sputnik Cơ quan quản lý

dự án nghiên cứu cấp cao ARPA (Advanced Research Projects Agency) trực thuộc 1Bộ Quốc phòng ARPA bắt tay ngay vào một dự

án thiết kết một mạng gồm các máy tính phân tán trên một phạm vi lãnh thổ rộng

 1969 bốn mạng máy tính của Mỹ đã được kết

nối với nhau và được gọi là ARPANET

Năm 1980, tổ chức khoa học quốc

Foundation) thành lập mạng liên kếtcác trung tâm máy tính lớn với nhaugọi là NSFNET Trước kia, các máytính nhanh nhất thế giới thường được

sử dụng cho công việc phát triển vũkhí mới và cho các công ty lớn Với

sự ra đời các trung tâm này, NSF chophép tất cả mọi người hoạt độngtrong lĩnh vực khoa học sử dụng

Năm 1984, ARPARNET được chia

ra thành hai phần: phần thứ nhấtvẫn được gọi là ARPARNET, dànhcho việc nghiên cứu và phát

triển; phần thứ hai được gọi là

MILNET, là mạng dùng cho các

mục đích quân sự

Cuối 1987, khi lượng thông tin truyền tải làm cho các máy tính kiểm soát đường truyền và mạng điện thoại nối các trung tâm máy tính lớn bị quá tải, một hợp đồng nâng cấp đường truyền

đã được ký kết giữa NSFNET với Merit Network Inc Mạng đã được nâng cấp với tốc độ đường truyền tăng gấp 20 lần Do đó, nhiều doanh nghiệp đã chuyển từ ARPARNET sang

Mạng Internet