THIẾT kế MẠNG cục bộ

• I/O Address: Địa chỉ bộ nhớ chính của máy tính, được dùng để trao đổi dữ liệugiữa máy tính với thiết bị cạc mạng • Memory Address: Địa chỉ bộ nhớ chính của máy tính, là nơi bắt đầu vùn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

CHƯƠNG 1 : TÌM HIỂU CÁC THIẾT BỊ MẠNG VÀ HOẠT

ĐỘNG

I/ CÁC THIẾT BỊ MẠNG

Card mạng (network card), hay card giao tiếp mạng (Network Interface Card), là

một bản mạch cung cấp khả năng truyền thông mạng cho một máy tính Nó còn được

gọi là bộ thích nghi LAN (LAN adapter), được cắm trong một khe (slot) của bản mạch

chính và cung cấp một giao tiếp kết nối đến môi trường mạng Chủng loại cạc mạngphải phù hợp với môi trường truyền và giao thức được sử dụng trên mạng cục bộ.Cạc mạng là thiết bị chịu trách nhiệm:

• Chuyển đổi các tín hiệu máy tính ra các tín hiệu trên phương tiện truyền dẫn vàngược lại

• Gửi/nhận và kiểm soát luồng dữ liệu được truyền

Các thành phần của card mạng:

• I/O Address: Địa chỉ bộ nhớ chính của máy tính, được dùng để trao đổi dữ liệu

giữa máy tính với thiết bị (cạc mạng)

• Memory Address: Địa chỉ bộ nhớ chính của máy tính, là nơi bắt đầu vùng đệm

dành cho các xử lí của cạc mạng

• DMA Channel: Cho phép thiết bị (cạc mạng) làm việc trực tiếp với bộ nhớ máy

tính mà không cần thông qua CPU

• Boot PROM: Cho phép khởi động hệ thống và kết nối vào mạng

• MAC Address: Địa chỉ định danh duy nhất được IEEE cấp cho mỗi cạc mạng

• Đầu nối BNC: Nối cạc mạng với cáp qua đầu nối chữ T (10BASE2)

• Đầu nối RJ- 45: Nối cạc mạng với cáp qua đầu nối RJ-45

(10BASE-T/100BASE-T)

• Đầu nối AUT: Nối cạc mạng với cáp (10BASE5)

• Khe cắm mở rộng: nơi cho phép gắn cạc mạng vào máy tính, có nhiềuchuẩn: ISA, EISA, PIC, MCA,

• IRQ (Interrupt Request): Chỉ số ngắt Mỗi thiết bị trên máy tính, kể cả cạc

mạng, đều được ấn định một chỉ số ngắt duy nhất để yêu cầu CPU phục vụ

Ví dụ:

IRQ=0: system timer

IRQ=4: COM1 và COM3

IRQ=10: chưa ấn định

Giao tiếp qua card mạng:

Bộ thu phát (transceiver) chuyển đổi dữ liệu song song sang dữ liệu tuần tự và ngược

lại

Dữ liệu tuần tự có thể ở dạng: tín hiệu tương tự (analog signal), tín hiệu số (digital

signal) hoặc tín hiệu quang (light signal).

Cạc mạng giao tiếp với mạng qua một cầu nối nối tiếp và với máy tính qua một cầunối song song Cạc mạng dùng một IRQ, một địa chỉ I/O và một không gian địa chỉ đểlàm việc với hệ điều hành

Trình điều khiển card mạng:

• Trình điều khiển cạc mạng (driver) là bộ phận phần mềm trung gian có nhiệm

vụ giao tiếp giữa cac mạng và máy tính Khi một trình điều khiển cạc mạngđược nạp, nó cần phải kết buộc với một chồng giao thức

• Phần mềm trình điều khiển cung cấp các chức năng ở tầng LLC

Cài đặt card mạng:

Khi chọn một cạc mạng, cần phải xem xét các yếu tố sau:

• Các giao thức giao tiếp - Ethernet, Token Ring, hay FDDI

• Đầu nối: Cáp xoắn, cáp đồng trục, không dây hay cáp quang

Loại bus - PCI hay ISA

Các bước cơ bản cài đặt cạc mạng

• Gắn cạc mạng vào khe cắm mở rộng trên máy tính, thiết lập jumpers và cáccông tắc chuyển mạch DIP trên cạc mạng

• Cài đặt driver cạc mạng

• Định cấu hình cạc mạng để thiết bị này không tranh chấp với các thiết bị khác

• Kết buộc cạc mạng với một giao thức truyền thông

nó sẽ phát tiếp vào phía kia của mạng

Repeater là thiết bị ở lớp 1 trong mô hình OSI, có vai trò khuếch đại tín hiệu vật lý ởđầu vào và cung cấp năng lượng cho tín hiệu ở đầu ra để có thể được điểm xa hơn trênmạng

Mô hình liên kết mạng của Repeater.

Repeater không có xử lý tín hiệu mà nó chỉ loại bỏ các tín hiệu méo, nhiễu, khuếch đạitín hiệu đã bị suy hao (vì đã được phát với khoảng cách xa) và khôi phục lại tín hiệuban đầu Việc sử dụng Repeater đã làm tăng thêm chiều dài của mạng

Hoạt động của bộ tiếp sức trong mô hình OSI

Hiện nay có hai loại Repeater đang được sử dụng là Repeater điện và Repeater điệnquang

3.Thiết bị HUB

• Các bộ tập trung (Concentrator hay HUB): HUB là một loại thiết bị có nhiềuđầu cắm các đầu cáp mạng giống như một repeater nhiều cổng Với HUB, khithông tin vào từ một cổng và sẽ được đưa đến tất cả các cổng khác.

• Người ta sử dụng HUB để nối mạng theo kiểu hình sao Ưu điểm của kiểu nốinày là tăng độ độc lập của các máy khi một máy bị sự cố dây dẫn Có loại HUBthụ động (passive HUB) là HUB chỉ đảm bảo chức năng kết nối hoàn toànkhông xử lý lại tín hiệu HUB chủ động (active HUB) là HUB có chức năngkhuyếch đại tín hiệu để chống suy hao HUB thông minh (intelligent HUB) làHUB chủ động nhưng có khả năng tạo ra các gói tin mang tin tức về hoạt độngcủa mình và gửi lên mạng để người quản trị mạng có thể thực hiện quản trị tựđộng

• Switching Hub (hay còn gọi tắt là switch): Là các bộ chuyển mạch thực sự.Khác với HUB thông thường, thay vì chuyển một tín hiệu đến từ một cổng chotất cả các cổng, nó chỉ chuyển tín hiệu đến cổng có trạm đích Do vậy Switch làmột thiết bị quan trọng trong các mạng cục bộ lớn dùng để phân đoạn mạng.Nhờ có switch mà đụng độ trên mạng giảm hẳn Ngày nay switch là các thiết bịmạng quan trọng cho phép tuỳ biến trên mạng chẳng hạn lập mạng ảo VLAN

• Hoạt động: Khi một máy tính gửi yêu cầu đến một máy khác, thì nó sẽ gửi đếnHub rồi gửi ra tất cả các máy tính có trong mạng Mỗi card Ethernet đều đượccung cấp một địa chỉ vật lý MAC (Media Access Control) duy nhất Tất cả máytính đều nhận dữ liệu, sau đó so sánh địa chỉ đích với địa chỉ vật lý MAC của

nó Nếu khớp, máy tính sẽ biết rằng nó chính là người nhận dữ liệu, nếu không

nó sẽ lờ dữ liệu đi Việc truyền dữ liệu trên Hub thường gây ra xung đột, khimột máy truyền dữ liệu trên dây cùng thời điểm máy khác cũng truyền thì nó sẽgây ra xung đột, các gói tin sẽ bị phá hủy, sau một thời gian nó sẽ truyền lại,việc này sẽ làm chậm hệ thống rất nhiều và với hệ thống càng lớn thì việc xảy

ra xung đột càng lớn., do đó ngày nay vai trò của Hub dần được thay thế bởicác thiết bị cấp cao hơn như switch Hub họat động ở mức 1 của mô hình OSI.

4.Bridge (Cầu nối)

Bridge là một thiết bị có xử lý dùng để nối hai mạng giống nhau hoặc khác nhau, nó

có thể được dùng với các mạng có các giao thức khác nhau

Cầu nối hoạt động trên tầng liên kết dữ liệu nên không như bộ tiếp sức phải phát lại tất

cả những gì nó nhận được thì cầu nối đọc được các gói tin của tầng liên kết dữ liệutrong mô hình OSI và xử lý chúng trước khi quyết định có chuyển đi hay không

Hoạt động của Bridge:

Khi nhận được các gói tin Bridge chọn lọc và chỉ chuyển những gói tin mà nó thấycần thiết Điều này làm cho Bridge trở nên có ích khi nối một vài mạng với nhau vàcho phép nó hoạt động một cách mềm dẻo

Để thực hiện được điều này trong Bridge ở mỗi đầu kết nối có một bảng các địa chỉcác trạm được kết nối vào phía đó, khi hoạt động cầu nối xem xét mỗi gói tin nó nhậnđược bằng cách đọc địa chỉ của nơi gửi và nhận và dựa trên bảng địa chỉ phía nhậnđược gói tin nó quyết định gửi gói tin hay không và bổ xung bảng địa chỉ

Khi đọc địa chỉ nơi gửi Bridge kiểm tra xem trong bảng địa chỉ của phần mạng nhậnđược gói tin có địa chỉ đó hay không, nếu không có thì Bridge tự động bổ xung bảngđịa chỉ (cơ chế đó được gọi là tự học của cầu nối).

Khi đọc địa chỉ nơi nhận Bridge kiểm tra xem trong bảng địa chỉ của phần mạng nhậnđược gói tin có địa chỉ đó hay không, nếu có thì Bridge sẽ cho rằng đó là gói tin nội

bộ thuộc phần mạng mà gói tin đến nên không chuyển gói tin đó đi, nếu ngược lại thìBridge mới chuyển sang phía bên kia Ở đây chúng ta thấy một trạm không cần thiếtchuyển thông tin trên toàn mạng mà chỉ trên phần mạng có trạm nhận mà thôi

Hoạt động của Bridge trong mô hình OSI

Để đánh giá một Bridge người ta đưa ra hai khái niệm : Lọc và chuyển vận Quá trình

xử lý mỗi gói tin được gọi là quá trình lọc trong đó tốc độ lọc thể hiện trực tiếp khảnăng hoạt động của Bridge Tốc độ chuyển vận được thể hiện số gói tin/giây trong đóthể hiện khả năng của Bridge chuyển các gói tin từ mạng này sang mạng khác

Hiện nay có hai loại Bridge đang được sử dụng là Bridge vận chuyển và Bridge biêndịch Bridge vận chuyển dùng để nối hai mạng cục bộ cùng sử dụng một giao thứctruyền thông của tầng liên kết dữ liệu, tuy nhiên mỗi mạng có thể sử dụng loại dây nốikhác nhau Bridge vận chuyển không có khả năng thay đổi cấu trúc các gói tin mà nónhận được mà chỉ quan tâm tới việc xem xét và chuyển vận gói tin đó đi

Bridge biên dịch dùng để nối hai mạng cục bộ có giao thức khác nhau nó có khả năngchuyển một gói tin thuộc mạng này sang gói tin thuộc mạng kia trước khi chuyển qua

Ví dụ về Bridge biên dịch

Người ta sử dụng Bridge trong các trường hợp sau :

Mở rộng mạng hiện tại khi đã đạt tới khoảng cách tối đa do Bridge sau khi sử lý góitin đã phát lại gói tin trên phần mạng còn lại nên tín hiệu tốt hơn bộ tiếp sức

Giảm bớt tắc nghẽn mạng khi có quá nhiều trạm bằng cách sử dụng Bridge, khi đóchúng ta chia mạng ra thành nhiều phần bằng các Bridge, các gói tin trong nội bộ tùngphần mạng sẽ không được phép qua phần mạng khác

Để nối các mạng có giao thức khác nhau

Một vài Bridge còn có khả năng lựa chọn đối tượng vận chuyển Nó có thể chỉ chuyểnvận những gói tin của nhửng địa chỉ xác định Ví dụ : cho phép gói tin của máy A, Bqua Bridge 1, gói tin của máy C, D qua Bridge 2

Liên kết mạng với 2 Bridge

Một số Bridge được chế tạo thành một bộ riêng biệt, chỉ cần nối dây và bật CácBridge khác chế tạo như card chuyên dùng cắm vào máy tính, khi đó trên máy tính sẽ

sử dụng phần mềm Bridge Việc kết hợp phần mềm với phần cứng cho phép uyểnchuyển hơn trong hoạt động của Bridge

5 Thiết bị switch

Switch giống như một Bridge có nhiều cổng Trong khi Bridge chỉ có 2 cổng để liênkét mạng với nhau, thì switch lại có khả năng kết nối được nhiều hơn tùy thuộc vào sốlượng cổng( port )

Switch lưu trữ thôngtin của mạng thông quacác gói tin( packet) nó

nhận được từ các máy trong mạng và sử dụng các thông tin này để xay dựng bảngswitch.

Switch hay còn gọi là thiết bị chuyển mạch, là một thiết bị dùng để kết nối các đoạn

mạng với nhau theo mô hình mạng hình sao (star) Theo mô hình này, switch đóng vai

trò là thiết bị trung tâm, tất cá các máy tính đều được nối về đây

*Hoạt động: Làm việc như một Bridge nhiều cổng Khác với HUB nhận tín hiệu từ

một cổng rồi chuyển tiếp tới tất cả các cổng còn lại, switch nhận tín hiệu vật lý,chuyển đổi thành dữ liệu, từ một cổng, kiểm tra địa chỉ đích rồi gửi tới một cổngtương ứng

Hỗ trợ công nghệ Full Duplex dùng để mở rộng băng thông của đường truyền màkhông có repeater hoặc Hub nào dùng được

Trong mô hình tham chiếu OSI, switch hoạt động ở tầng liên kết dữ liệu, ngoài ra cómột số loại switch cao cấp hoạt động ở tầng mạng

6.Router (Bộ tìm đường)

Router là một thiết bị hoạt động trên tầng mạng, nó có thể tìm được đường đi tốt nhấtcho các gói tin qua nhiều kết nối để đi từ trạm gửi thuộc mạng đầu đến trạm nhậnthuộc mạng cuối

Router có thể được sử dụng trong việc nối nhiều mạng với nhau và cho phép các góitin có thể đi theo nhiều đường khác nhau để tới đích

Hoạt động của Router:

Khác với Bridge hoạt động trên tầng liên kết dữ liệu nên Bridge phải xử lý mọi gói tintrên đường truyền thì Router có địa chỉ riêng biệt và nó chỉ tiếp nhận và xử lý các góitin gửi đến nó mà thôi Khi một trạm muốn gửi gói tin qua Router thì nó phải gửi góitin với địa chỉ trực tiếp của Router (Trong gói tin đó phải chứa các thông tin khác vềđích đến) và khi gói tin đến Router thì Router mới xử lý và gửi tiếp

Khi xử lý một gói tin Router phải tìm được đường đi của gói tin qua mạng Để làmđược điều đó Router phải tìm được đường đi tốt nhất trong mạng dựa trên các thôngtin nó có về mạng, thông thường trên mỗi Router có một bảng chỉ đường (Routertable) Dựa trên dữ liệu về Router gần đó và các mạng trong liên mạng, Router tínhđược bảng chỉ đường (Router table) tối ưu dựa trên một thuật toán xác định trước

Người ta phân chia Router thành hai loại là Router có phụ thuộc giao thức (Theprotocol dependent routers) và Router không phụ thuộc vào giao thức (The protocolindependent router) dựa vào phương thức xử lý các gói tin khi qua Router

Router có phụ thuộc giao thức: Chỉ thực hiện việc tìm đường và truyền gói tin từ

mạng này sang mạng khác chứ không chuyển đổi phương cách đóng gói của gói tincho nên cả hai mạng phải dùng chung một giao thức truyền thông

Router không phụ thuộc vào giao thức: có thể liên kết các mạng dùng giao thức

truyền thông khác nhau và có thể chuyển đôi gói tin của giao thức này sang gói tin củagiao thức kia, Router cũng chấp nhận kích thức các gói tin khác nhau (Router có thểchia nhỏ một gói tin lớn thành nhiều gói tin nhỏ trước truyền trên mạng)

Hoạt động của Router trong mô hình OSI

Để ngăn chặn việc mất mát số liệu Router còn nhận biết được đường nào có thểchuyển vận và ngừng chuyển vận khi đường bị tắc

Các lý do sử dụng Router :

Router có các phần mềm lọc ưu việt hơn là Bridge do các gói tin muốn đi qua Routercần phải gửi trực tiếp đến nó nên giảm được số lượng gói tin qua nó Router thườngđược sử dụng trong khi nối các mạng thông qua các đường dây thuê bao đắt tiền do nókhông truyền dư lên đường truyền

Router có thể dùng trong một liên mạng có nhiều vùng, mỗi vùng có giao thức riêngbiệt

Router có thể xác định được đường đi an toàn và tốt nhất trong mạng nên độ an toàncủa thông tin được đảm bảo hơn

Trong một mạng phức hợp khi các gói tin luân chuyển các đường có thể gây nên tìnhtrạng tắc nghẽn của mạng thì các Router có thể được cài đặt các phương thức nhằmtránh được tắc nghẽn.

Ví dụ về bảng chỉ đường (Routing table) của Router

Các phương thức hoạt động của Router:

Đó là phương thức mà một Router có thể nối với các Router khác để qua đó chia sẻthông tin về mạng hiện co Các chương trình chạy trên Router luôn xây dựng bảng chỉđường qua việc trao đổi các thông tin với các Router khác

Phương thức véc tơ khoảng cách : mỗi Router luôn luôn truyền đi thông tin về bảngchỉ đường của mình trên mạng, thông qua đó các Router khác sẽ cập nhật lên bảng chỉđường của mình

Phương thức trạng thái tĩnh : Router chỉ truyền các thông báo khi có phát hiện có sựthay đổi trong mạng vàchỉ khi đó các Routerkhác cập nhật lại bảng chỉ đường, thôngtin truyền đi khi đó thường là thông tin về đường truyền

Một số giao thức hoạt động chính của Router:

• RIP(Routing Information Protocol) được phát triển bởi Xerox Network system

và sử dụng SPX/IPX và TCP/IP RIP hoạt động theo phương thức véc tơkhoảng cách

• NLSP (Netware Link Service Protocol) được phát triển bởi Novell dùng đểthay thế RIP hoạt động theo phương thức véctơ khoảng cách, mổi Router đượcbiết cấu trúc của mạng và việc truyền các bảng chỉ đường giảm đi

• OSPF (Open Shortest Path First) là một phần của TCP/IP với phương thứctrạng thái tĩnh, trong đó có xét tới ưu tiên, giá đường truyền, mật độ truyềnthông ,

• OSPF-IS (Open System Interconnection Intermediate System to IntermediateSystem) là một phần của TCP/IP với phương thức trạng thái tĩnh, trong đó cóxét tới ưu tiên, giá đường truyền, mật độ truyền thông

CHƯƠNG II: TÌM HIỂU VỀ ĐỊA CHỈ Ipv6

I GIAO THỨC IP

Giao thức IP (Internet Protocol - Giao thức Liên mạng) là một giao thức hướng dữ

liệu được sử dụng bởi các máy chủ nguồn và đích để truyền dữ liệu trong một liênmạng chuyển mạch gói

Dữ liệu trong một liên mạng IP được gửi theo các khối được gọi là

các gói (packet hoặc datagram Cụ thể, IP không cần thiết lập các đường truyền trước

khi một máy chủ gửi các gói tin cho một máy khác mà trước đó nó chưa từng liên lạcvới

Giao thức IP cung cấp một dịch vụ gửi dữ liệu không đảm bảo (còn gọi là cố gắng

cao nhất), nghĩa là nó hầu như không đảm bảo gì về gói dữ liệu Gói dữ liệu có thể