BÀI GIẢNG THIẾT KẾ, XÂY DỰNG MẠNG

MỤC TIÊU MÔ ĐUN: - Trình bày được quy trình thiết kế một hệ thống mạng; - Đọc được các bảng vẽ thi công; - Phân biệt được các chuẩn kết nối mạng cục bộ, phân biệt, lựa chọn các thiết bị

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ VÀ NÔNG LÂM NAM BỘ

-  -

BÀI GIẢNG

THIẾT KẾ, XÂY DỰNG MẠNG

Mã số: MĐ31

NGHỀ: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Địa chỉ: QL 1K, Phường Bình An, TX Dĩ An, Tỉnh Bình Dương

Email: it.svoctaf@gmail.com/ cn.cnnlnb@gmail.com

[Lưu hành nội bộ]

-2018-

GIỚI THIỆU

Ngày nay, mạng máy tính đã trở thành một hạ tầng cơ sở quan trọng của tất cả các

cơ quan xí nghiệp Nó đã trở thành một kênh trao đổi thông tin không thể thiếu được trong thời đại công nghệ thông tin Với xu thế giá thành ngày càng hạ của các thiết bị điện tử, kinh phí đầu tư cho việc xây dựng một hệ thống mạng không vượt ra ngoài khả năng của các công ty xí nghiệp Tuy nhiên, việc khai thác một hệ thống mạng một cách hiệu quả để hỗ trợ cho công tác nghiệp vụ của các cơ quan xí nghiệp thì còn nhiều vấn

đề cần bàn luận Hầu hết người ta chỉ chú trọng đến việc mua phần cứng mạng mà không quan tâm đến yêu cầu khai thác sử dụng mạng về sau Điều này có thể dẫn đến hai trường hợp:

- Lãng phí trong đầu tư;

- Mạng không đáp ứng đủ cho nhu cầu sử dụng

Có thể tránh được điều này nếu ta có kế hoạch xây dựng và khai thác mạng một cách hợp lý Thực tế, tiến trình xây dựng mạng cũng trải qua các giai đoạn như việc xây dựng và phát triển một phần mềm Nó cũng gồm các giai đoạn như: Thu thập yêu cầu của khách hàng (công ty, xí nghiệp có yêu cầu xây dựng mạng), Phân tích yêu cầu, Thiết

kế giải pháp mạng, Cài đặt mạng, Kiểm thử và cuối cùng là Bảo trì mạng

Tài liệu này sẽ giới thiệu sơ lược về nhiệm vụ của từng giai đoạn để ta có thể hình dung được tất cả các vấn đề có liên quan trong tiến trình xây dựng mạng, bao gồm: Tài liệu được biên soạn có tham khảo từ các tài liệu, bài giảng không thể tránh khỏi các thiếu soát rất mong nhận được ý kiến góp ý để tài liệu hoàn thiện hơn

Chân thành cảm ơn !

Bình Dương, ngày 01 tháng 8 năm 2016

-

MỤC LỤC

GIỚI THIỆU 1

MỤC LỤC i

Bài 1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ VÀ CÀI ĐẶT MẠNG 3

1.1 TIẾN TRÌNH XÂY DỰNG MẠNG 4

1.1.1 Thu thập yêu cầu của khách hàng 4

1.1.2 Phân tích yêu cầu 5

1.1.3 Thiết kế giải pháp 6

1.1.4 Thiết kế sơ đồ mạng ở mức luận lý 6

1.1.5 Xây dựng chiến lược khai thác và quản lý tài nguyên mạng 7

1.1.6 Thiết kế sơ đồ mạng ở vật lý 7

1.1.7 Chọn hệ điều hành mạng và các phần mềm ứng dụng 7

1.1.8 Cài đặt mạng 8

1.1.9 Lắp đặt phần cứng 8

1.1.10 Cài đặt và cấu hình phần mềm 8

1.1.11 Kiểm thử mạng 8

1.1.12 Bảo trì hệ thống 8

1.2 MÔ HÌNH OSI 9

1.2.1 Lớp ứng dụng - Application 10

1.2.2 Lớp trình diễn - Presentation 10

1.2.3 Lớp phiên - Session 11

1.2.4 Lớp giao vận - Transport 11

1.2.5 Lớp mạng - Network 12

1.2.6 Lớp liên kết dữ liệu - Data Link 12

1.2.7 Lớp vật lý - Physical 13

Bài 2 CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG MẠNG 14

2.1 PHÂN LOẠI MẠNG 15

2.1.1 Phương thức kết nối mạng được sử dụng chủ yếu trong liên kết mạng 15

2.1.2 Phân loại mạng máy tính theo vùng địa lý 15

2.1.3 Phân loại mạng máy tính theo tôpô 16

2.1.4 Phân loại mạng theo chức năng 18

2.2 MẠNG LAN VÀ CÁC GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN 19

2.2.1 Mạng cục bộ - LAN 19

2.2.2 Mạng LAN và giao thức điều khiển truy cập đường truyền 20

2.2.3 Đặc điểm mạng lan 23

2.3 CÁC SƠ ĐỒ NỐI KẾT MẠNG LAN 23

2.3.1 Bus tepnology 23

2.3.2 Star tepnology 23

2.3.3 Ring tepnology 23

2.3.4 Kết nối hỗn hợp 24

2.4 CÁC LOẠI THIẾT BỊ MẠNG SỬ DỤNG TRONG MẠNG LAN 24

2.4.1 Bộ lặp tín hiệu (Repeater) 24

2.4.2 Bộ tập trung (Hub) 26

2.4.3 Cầu nối (Bridge) 27

2.4.4 Bộ chuyển mạch (Switch) 43

2.4.5 Bộ định tuyến (Router) 53

2.4.6 Card giao tiếp mạng (NIC - Network Interface Card) 81

2.4.7 Dây cáp mạng (Capble) 81

2.4.8 Converter quang 90

2.5 CÁC TỔ CHỨC CHUẨN HOÁ MẠNG ETHERNET 95

2.5.1 Chuẩn IEEE 802.1 96

2.5.2 Chuẩn IEEE 802.2 96

2.5.3 Chuẩn IEEE 802.3 97

2.5.4 Chuẩn IEEE 802.4 97

2.5.5 Chuẩn IEEE 802.5 97

2.5.6 Chuẩn IEEE 802.6 98

2.5.7 Chuẩn IEEE 802.9 98

2.5.8 Chuẩn IEEE 802.10 98

2.5.9 Chuẩn IEEE 802.11 98

2.5.10 Chuẩn IEEE 802.12 98

Bài 3 THIẾT KẾ, XÂY DỰNG MẠNG LAN 99

3.1 TIẾN TRÌNH THIẾT KẾ MẠNG LAN 100

3.1.1 Các yêu cầu khi thiết kế 100

3.1.2 Quy trình thiết kế 101

3.2 LẬP SƠ ĐỒ THIẾT KẾ MẠNG LAN 105

3.2.1 Phát triển sơ đồ mạng ở tầng vật lý 105

3.2.2 Nối kết tầng 2 bằng switch 108

3.2.3 Thiết kế mạng 111

3.2.4 Xác định vị trí đặt Server 113

3.3 LẬP TÀI LIỆU HỒ SƠ MẠNG 113

3.4 QUY TRÌNH KỸ THUẬT THI CÔNG CÔNG TRÌNH MẠNG 115

3.4.1 Khảo sát và thiết kế hệ thống 115

3.4.2 Lắp đặt hệ thống 115

3.4.3 Chuyển giao hệ thống 116

3.5 CÁC KỸ THUẬT ĐẤU NỐI MẠNG 116

3.5.1 Cáp mạng 116

3.5.2 -Cáp quang và cách đấu nối 120

3.6 NHẬT KÍ THI CÔNG 127

3.6.1 Lập lý nhật ký thi công 127

3.6.2 Lập bản vẽ hoàn công công trình 130

3.6.3 Lưu trữ hồ sơ thiết kế, bản vẽ hoàn công công trình 132

Bài 4 THIẾT KẾ XÂY DỰNG MẠNG KHÔNG DÂY 138

4.1 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH MẠNG KHÔNG DÂY 139

4.2 ĐỊNH NGHĨA MẠNG KHÔNG DÂY 140

4.3 CÁC THÀNH PHẦN CẤU HÌNH MẠNG WLAN 140

5.3.1 Cài đặt router không dây 140

4.3.2 Cấu hình bộ điều hợp không dây 141

4.3.3 Cấu hình mạng WLAN gia đình đặc biệt 141

4.3.4 Cấu hình phần mềm chia sẻ kết nối Internet 142

4.3.5 Các vấn đề cần lưu ý khi lắp đạt WLAN 142

4.4 CÁC CHUẨN THÔNG DỤNG CỦA MẠNG WLAN 144

4.4.1 Các chuẩn IEEE 802.11 144

4.4.2 Hiper LAN 145

4.4.3 Các chuẩn khác 146

4.5 PHÂN LOẠI MẠNG WLAN 147

4.5.1 Theo phạm vi phủ sóng 147

4.5.2 Theo giao thức báo hiệu 150

4.6 CÁC THIẾT BỊ CƠ BẢN VÀ ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG WLAN 150

4.6.1 Các thiết bị cơ bản 150

4.6.2 Các ứng dúng của hệ thống WLAN 151

4.6.3 Ưu, nhược điểm của wlan 153

4.6.4 Nguyên lí hoạt động của mạng không dây 154

4.7 XÂY DỰNG MANG WLAN 154

4.7.1 Chọn thiết bị Wi-Fi 155

4.7.2 Thiết lập kết nối Internet 156

7.4.3 Cấu hình mạng Wi-Fi 159

4.7.4 Thiết lập bảo mật mạng Wi-Fi 161

Bài 5 BẢO MẬT MẠNG 164

5.1 TẠI SAO CẦN PHẢI BẢO MẬT MẠNG 165

5.2 WEP (WIRED EQUIVALENT PRIVACY) 165

5.2.1 Qúa trình mã hóa và giải mã WEP 165

5.2.2 Cách sử dụng WEP 167

5.3 LỌC ( FILTERING) 168

5.3.1 Lọc SSID 168

5.3.2 Lọc địa chỉ MAC 169

5.3.3 Lọc giao thức 171

5.4 CÁC HÌNH THỨC TẤN CÔNG TRÊN MẠNG 171

5.4.1 Tấn công bị động 171

5.4.2 Tấn công rải rác (Distributed attack) 172

5.4.3 Tấn công nội bộ (Insider attack) 172

5.4.4 Tấn công Phishing 172

5.4.5 Các cuộc tấn công của không tặc (Hijack attack) 173

5.4.6 Tấn công mật khẩu (Password attack) 173

5.4.7 Khai thác lỗ hổng tấn công (Exploit attack) 173

5.4.8 Buffer overflow (lỗi tràn bộ đệm) 173

5.4.9 Tấn công từ chối dịch vụ (denial of service attack) 173

5.4.10 Tấn công theo kiểu Man-in-the-Middle Attack 173

5.4.11 Tấn công phá mã khóa (Compromised-Key Attack) 174

5.4.12 Tấn công trực tiếp 174

5.4.13 Nghe trộm 175

5.4.14 Giả mạo địa chỉ 175

5.4.15 Vô hiệu các chức năng của hệ thống 176

5.4.16 Lỗi của người quản trị hệ thống 176

5.4.17 Tấn công vào yếu tố con người 176

5.5 CÁC HÌNH THỨC BẢO MẬT MẠNG 176

5.5.1 Firewall, các phương pháp lọc 176

5.5.2 Mã hóa dữ liệu truyền 178

Bài 6 HỆ THỐNG MẠNG QUẢN LÝ, GIÁM SÁT 182

6.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MẠNG QUẢN LÝ, GIÁM SÁT 183

6.2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG

MẠNG QUẢN LÝ, GIÁM SÁT 183

6.2.1 Cấu tạo 183

6.2.2 Nguyên lý làm việc 195

6.3 LẮP ĐẶT HỆ THỐNG 195

6.3.1 Kiểm tra thiết bị 195

6.3.2 Lắp ổ cứng vào đầu ghi hình 196

6.3.3 Kết nối Audio – Video Đầu Vào Và Đầu Ra 197

6.3.4 Kết nối Video đầu vào 197

6.3.5 Kết nối đầu ra Video và tuỳ chọn 198

6.3.6 Tín hiệu âm thanh ngõ vào – ra 198

6.4 CÀI ĐẶT VÀ VẬN HÀNH MÁY 198

6.4.1 Mở Nguồn 198

6.4.2 Tắt Nguồn 199

6.4.3 Đăng nhập hệ thống 199

6.4.4 Ghi hình - Menu RECORD 205

6.4.5 Xem lại hình đã ghi (PlayBack) 208

6.4.6 Sao lưu hình (Backup): 210

6.4.7 Thiết lập hệ thống đầu ghi hình – System 211

6.4.7 Nâng cao (Advancaced) 224

31- CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN ĐÀO TẠO THIẾT KẾ, XÂY DỰNG MẠNG LAN

Mã số mô đun: MĐ31

Thời gian mô đun: 120 giờ; ( Lý thuyết: 45 giờ; Thực hành: 75 giờ)

I.VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN:

Vị trí: Mô đun được bố trí sau khi học sinh học xong các môn học chung, các môn học cơ sở chuyên ngành đào tạo chuyên môn nghề

Tính chất: Là mô đun chuyên nghành bắt buộc

II MỤC TIÊU MÔ ĐUN:

- Trình bày được quy trình thiết kế một hệ thống mạng;

- Đọc được các bảng vẽ thi công;

- Phân biệt được các chuẩn kết nối mạng cục bộ, phân biệt, lựa chọn các thiết bị mạng, các chuẩn của mạng không dây;

- Mô tả được nguyên tác hoạt động của bộ chọn đường định tuyến, xây dựng được các địa chỉ IP cho một liên mạng;

- Cài đặt được các hệ điều hành mạng, cấu hình được các dịch vụ mạng;

- Lắp đặt và cấu hình cho các thiết bị mạng không dây, Kỹ thuật mở rộng hệ thống mạng không dây

- Quản lý người dùng, nhóm người dùng và sử dụng được các tài nguyên chia sẻ trên mạng không dây;

- Bảo mật được dữ liệu hệ thống cho mạng;

- Rèn luyện ý thức lao động, tác phong công nghiệp, có trách nhiệm và sáng tạo III NỘI DUNG MÔ ĐUN:

1 Nội dung tổng quát và phân phối thời gian :

Số

TT Tên các bài trong mô đun

Thời gian Tổng

số

Lý thuyết Thực hành

Kiểm Tra*

1 Tổng quan về thiết kế và cài đặt mạng 4 2 2

Bài 1

TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ VÀ CÀI ĐẶT MẠNG

Thời gian: 4 giờ (LT: 2giờ, TH: 2giờ)

A MỤC TIÊU

- Mô tả được quy trình thiết kế một hệ thống mạng;

- Trình bày được chức năng hoạt động của các lớp trong mô hình OSI

- Thực hiện các thao tác an toàn với máy tính

- Rèn luyện ý thức lao động, tác phong công nghiệp, có trách nhiệm và sáng tạo

Số lượng GHI

CHÚ

I Thiết bị

10 Card giao tiếp mạng (NIC –

II Dụng cụ

1 Tô vít 4 cạnh nhỏ có từ tính 20cm Cái 3

2 Tô vít dẹt loại nhỏ có từ tính 20cm Cái 3

3 Tô vít 4 cạnh loại vừa có từ tính 25cm Cái 3

4 Tô vít dẹt loại vừa có từ tính 25cm Cái 3

7 Kìm bấm dây mạng SUNKIT 868G Cái 3

8 Dao cắt cáp quang Sumitomo

III Vật liệu

C NỘI DUNG

1.1 TIẾN TRÌNH XÂY DỰNG MẠNG

Ngày nay, mạng máy tính đã trở thành một hạ tầng cơ sở quan trọng của tất cả các

cơ quan xí nghiệp Nó đã trở thành một kênh trao đổi thông tin không thể thiếu được trong thời đại công nghệ thông tin Với xu thế giá thành ngày càng hạ của các thiết bị điện tử, kinh phí đầu tư cho việc xây dựng một hệ thống mạng không vượt ra ngoài khả năng của các công ty xí nghiệp Tuy nhiên, việc khai thác một hệ thống mạng một cách hiệu quả để hỗ trợ cho công tác nghiệp vụ của các cơ quan xí nghiệp là vấn đề cần bàn luận Hầu hết người sử dụng chỉ chú trọng đến việc đầu tư thiết bị phần cứng mà không quan tâm đến yêu cầu khai thác sử dụng mạng về sau Điều này có thể dẫn đến hai trường hợp: lãng phí trong đầu tư hoặc mạng không đáp ứng đủ cho nhu cầu sử dụng

Để giải quyết vấn đề này cần có kế hoạch thiết kế, xây dựng và khai thác mạng một cách khoa học Thực tế, tiến trình xây dựng mạng cũng trải qua các giai đoạn như việc thiết kế, xây dựng và phát triển một phần mềm Nó cũng gồm các giai đoạn như: Thu thập yêu cầu của khách hàng (công ty, xí nghiệp có yêu cầu xây dựng mạng), Phân tích yêu cầu, Thiết kế giải pháp mạng, Cài đặt mạng, Kiểm thử và cuối cùng là Bảo trì mạng

Phần này sẽ giới thiệu sơ lược về nhiệm vụ của từng giai đoạn để ta có thể hình dung được tất cả các vấn đề có liên quan trong tiến trình xây dựng mạng

1.1.1 Thu thập yêu cầu của khách hàng

Mục đích của giai đoạn này là nhằm xác định mong muốn của khách hàng trên mạng mà chúng ta sắp xây dựng Những câu hỏi cần được trả lời trong giai đoạn này là:

- Bạn thiết lập mạng để làm gì? sử dụng nó cho mục đích gì?

- Các máy tính nào sẽ được nối mạng?

- Những người nào sẽ được sử dụng mạng, mức độ khai thác sử dụng mạng của từng người / nhóm người ra sao?

- Trong vòng 3-5 năm tới bạn có nối thêm máy tính vào mạng không, nếu có ở đâu,

số lượng bao nhiêu ?

Phương pháp thực hiện của giai đoạn này là bạn phải phỏng vấn khách hàng, nhân viên các phòng mạng có máy tính sẽ nối mạng Thông thường các đối tượng mà bạn phỏng vấn không có chuyên môn sâu hoặc không có chuyên môn về mạng Cho nên bạn nên tránh sử dụng những thuật ngữ chuyên môn để trao đổi với họ Chẳng hạn nên hỏi khách hàng “ Bạn có muốn người trong cơ quan bạn gởi mail được cho nhau không?”, hơn là hỏi “ Bạn có muốn cài đặt Mail server cho mạng không? ” Những câu trả lời của khách hàng thường không có cấu trúc, rất lộn xộn, nó xuất phát từ góc nhìn của người

sử dụng, không phải là góc nhìn của kỹ sư mạng Người thực hiện phỏng vấn phải có kỹ năng và kinh nghiệm trong lĩnh vực này Phải biết cách đặt câu hỏi và tổng hợp thông tin

Một công việc cũng hết sức quan trọng trong giai đoạn này là “Quan sát thực địa”

để xác định những nơi mạng sẽ đi qua, khoảng cách xa nhất giữa hai máy tính trong mạng, dự kiến đường đi của dây mạng, quan sát hiện trạng công trình kiến trúc nơi mạng

sẽ đi qua Thực địa đóng vai trò quan trọng trong việc chọn công nghệ và ảnh hưởng lớn đến chi phí mạng Chú ý đến ràng buộc về mặt thẩm mỹ cho các công trình kiến trúc khi chúng ta triển khai đường dây mạng bên trong nó Giải pháp để nối kết mạng cho 2 tòa nhà tách rời nhau bằng một khoảng không phải đặc biệt lưu ý Sau khi khảo sát thực địa, cần vẽ lại thực địa hoặc yêu cầu khách hàng cung cấp cho chúng ta sơ đồ thiết kế của công trình kiến trúc mà mạng đi qua

Trong quá trình phỏng vấn và khảo sát thực địa, đồng thời ta cũng cần tìm hiểu yêu cầu trao đổi thông tin giữa các phòng ban, bộ phận trong cơ quan khách hàng, mức

độ thường xuyên và lượng thông tin trao đổi Điều này giúp ích ta trong việc chọn băng thông cần thiết cho các nhánh mạng sau này

1.1.2 Phân tích yêu cầu

Khi đã có được yêu cầu của khách hàng, bước kế tiếp là ta đi phân tích yêu cầu để xây dựng bảng “Đặc tả yêu cầu hệ thống mạng”, trong đó xác định rõ những vấn đề sau:

- Những dịch vụ mạng nào cần phải có trên mạng ? (Dịch vụ chia sẻ tập tin, chia

sẻ máy in, Dịch vụ web, Dịch vụ thư điện tử, Truy cập Internet hay không?, )

- Mô hình mạng là gì? (Workgoup hay Client / Server? )

- Mức độ yêu cầu an toàn mạng

- Ràng buộc về băng thông tối thiểu trên mạng

1.1.3 Thiết kế giải pháp

Bước kế tiếp trong tiến trình xây dựng mạng là thiết kế giải pháp để thỏa mãn những yêu cầu đặt ra trong bảng Đặc tả yêu cầu hệ thống mạng Việc chọn lựa giải pháp cho một hệ thống mạng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, có thể liệt kê như sau:

- Kinh phí dành cho hệ thống mạng

- Công nghệ phổ biến trên thị trường

- Thói quen về công nghệ của khách hàng

- Yêu cầu về tính ổn định và băng thông của hệ thống mạng

- Ràng buộc về pháp lý

Tùy thuộc vào mỗi khách hàng cụ thể mà thứ tự ưu tiên, sự chi phối của các yếu

tố sẽ khác nhau dẫn đến giải pháp thiết kế sẽ khác nhau Tuy nhiên các công việc mà giai đoạn thiết kế phải làm thì giống nhau Chúng được mô tả như sau:

1.1.4 Thiết kế sơ đồ mạng ở mức luận lý

Thiết kế sơ đồ mạng ở mức luận lý liên quan đến việc chọn lựa mô hình mạng, giao thức mạng và thiết đặt các cấu hình cho các thành phần nhận dạng mạng

Mô hình mạng được chọn phải hỗ trợ được tất cả các dịch vụ đã được mô tả trong bảng Đặc tả yêu cầu hệ thống mạng Mô hình mạng có thể chọn là Workgroup hay Domain (Client / Server) đi kèm với giao thức TCP/IP, NETBEUI hay IPX/SPX

- Phân chia mạng con, thực hiện vạch đường đi cho thông tin trên mạng

1.1.5 Xây dựng chiến lược khai thác và quản lý tài nguyên mạng

Chiến lược này nhằm xác định ai được quyền làm gì trên hệ thống mạng Thông thường, người dùng trong mạng được nhóm lại thành từng nhóm và việc phân quyền được thực hiện trên các nhóm người dùng

- Giá thành phần mềm của giải pháp

- Sự quen thuộc của khách hàng đối với phần mềm

- Sự quen thuộc của người xây dựng mạng đối với phần mềm

Hệ điều hành là nền tảng để cho các phần mềm sau đó vận hành trên nó Giá thành phần mềm của giải pháp không phải chỉ có giá thành của hệ điều hành được chọn mà nó

Tiến trình cài đặt phần mềm bao gồm:

- Cài đặt hệ điều hành mạng cho các server, các máy trạm

- Cài đặt và cấu hình các dịch vụ mạng

- Tạo người dùng, phân quyền sử dụng mạng cho người dùng

Tiến trình cài đặt và cấu hình phần mềm phải tuân thủ theo sơ đồ thiết kế mạng mức luận lý đã mô tả Việc phân quyền cho người dùng pheo theo đúng chiến lược khai thác và quản lý tài nguyên mạng

Nếu trong mạng có sử dụng router hay phân nhánh mạng con thì cần thiết phải thực hiện bước xây dựng bảng chọn đường trên các router và trên các máy tính

1.1.11 Kiểm thử mạng

Sau khi đã cài đặt xong phần cứng và các máy tính đã được nối vào mạng Bước

kế tiếp là kiểm tra sự vận hành của mạng

Trước tiên, kiểm tra sự nối kết giữa các máy tính với nhau Sau đó, kiểm tra hoạt động của các dịch vụ, khả năng truy cập của người dùng vào các dịch vụ và mức độ an toàn của hệ thống

Nội dung kiểm thử dựa vào bảng đặc tả yêu cầu mạng đã được xác định lúc đầu

1.1.12 Bảo trì hệ thống

Mạng sau khi đã cài đặt xong cần được bảo trì một khoảng thời gian nhất định để

1.2 MÔ HÌNH OSI

Mô hình OSI (Open Systems Interconnection Reference Model, viết ngắn làOSI Model hoặcOSI Reference Model) - tạm dịch là Mô hình tham chiếu kết nối các hệ thống mở- là một thiết kế dựa vào nguyên lý tầng cấp, lý giải một cách trừu tượng kỹ thuật kết nối truyền thông giữa các máy vi tính và thiết kế giao thức mạng giữa chúng

Mô hình này được phát triển thành một phần trong kế hoạch Kết nối các hệ thống

mở (Open Systems Interconnection) do ISO và IUT-T khởi xướng Nó còn được gọi

làMô hình bảy tầng của OSI

Mục đích để một ứng dụng có thể truyền thông trên mạng

Thực tế, nếu chúng ta mở trang thuộc tính của Local Area Connection, thì có thể thấy một kết nối mạng được thiết lập bằng một số thành phần khác nhau, như network client – máy khách của mạng, driver của adapter mạng và giao thức - protocol Mỗi một thành phần này lại tương ứng với một hoặc nhiều lớp khác nhau

Hình 1.1: Trang thuộc tính của Local Area Connection cho chúng ta một cái nhìn về

các lớp mạng khác nhau được dùng trong Windows

Mô hình mạng mà Windows và hầu hết các hệ điều hành mạng khác sử dụng được gọi là mô hình OSI Mô hình này gồm có bảy lớp khác nhau Mỗi một lớp trong mô hình này được thiết kế để có thể thực hiện một nhiệm vụ cụ thể nào đó và làm thuận tiện cho

và qua đó với mạng Một số ví dụ về các ứng dụng trong tầng này bao gồmTelnet, Giao thức truyền tập tin FTP và Giao thức truyền thư điện tử SMTP, HTTP, X.400 Mailremote

Lớp trên cùng trong mô hình OSI là lớp Application Thứ đầu tiên mà bạn cần hiểu

về lớp này là nó không ám chỉ đến các ứng dụng mà người dùng đang chạy mà thay vào

đó nó chỉ cung cấp nền tảng làm việc (framework) mà ứng dụng đó chạy bên trên

Để hiểu lớp ứng dụng này thực hiện những gì, chúng ta hãy giả dụ rằng một người dùng nào đó muốn sử dụng Internet Explorer để mở một FTP session và truyền tải một file Trong trường hợp cụ thể này, lớp ứng dụng sẽ định nghĩa một giao thức truyền tải Giao thức này không thể truy cập trực tiếp đến người dùng cuối mà người dùng cuối này vẫn phải sử dụng ứng dụng được thiết kế để tương tác với giao thức truyền tải file Trong trường hợp này, Internet Explorer sẽ làm ứng dụng đó

1.2.2 Lớp trình diễn - Presentation

Lớp trình diễn hoạt động như tầng dữ liệu trên mạng lớp này trên máy tính truyền

dữ liệu làm nhiệm vụ dịch dữ liệu được gửi từ tầng Application sang dạng Fomat chung

Và tại máy tính nhận, lớp này lại chuyển từ Fomat chung sang định dạng của tầng Application Lớp thể hiện thực hiện các chức năng sau: - Dịch các mã kí tự từ ASCII sang EBCDIC - Chuyển đổi dữ liệu, ví dụ từ số interger sang số dấu phảy động - Nén

Lý do lớp này cần thiết đến vậy là vì các ứng dụng khác nhau có dữ liệu khác nhau Để việc truyền thông mạng được thực hiện đúng cách thì dữ liệu cần phải được cấu trúc theo một chuẩn nào đó

1.2.3 Lớp phiên - Session

Khi dữ liệu đã được biến đổi thành định dạng chuẩn, máy gửi đi sẽ thiết lập một phiên – session với máy nhận Đây chính là lớp sẽ đồng bộ hoá quá trình liên lạc của hai máy và quản lý việc trao đổi dữ liệu Lớp phiên này chịu trách nhiệm cho việc thiết lập, bảo trì và kết thúc session với máy từ xa

Một điểm thú vị về lớp session là nó có liên quan gần với lớp Application hơn với lớp Physical Có thể một số người nghĩ răng việc kết nối session mạng như một chức năng phần cứng, nhưng trong thực tế session lại được thiết lập giữa các ứng dụng Nếu người dùng đang chạy nhiều ứng dụng thì một số ứng dụng này có thể đã thiết lập session với các tài nguyên ở xa tại bất kỳ thời điểm nào

1.2.4 Lớp giao vận - Transport

Tầng giao vậncung cấp dịch vụ chuyên dụng chuyển dữ liệu giữa các người dùng tại đầu cuối, nhờ đó các tầng trên không phải quan tâm đến việc cung cấp dịch vụ truyền

dữ liệu đáng tin cậy và hiệu quả Tầng giao vận kiểm soát độ tin cậy của một kết nối

được cho trước Một số giao thức có định hướng trạng thái và kết nối (state and

connection orientated) Có nghĩa là tầng giao vận có thể theo dõi các gói tin và truyền

lại các gói bị thất bại Một ví dụ điển hình của giao thức tầng 4 là TCP Tầng này là nơi các thông điệp được chuyển sang thành các gói tin TCP hoặc UDP Ở tầng 4 địa chỉ được đánh là address ports, thông qua address ports để phân biệt được ứng dụng trao đổi

Lớp Transport chịu trách nhiệm cho việc duy trì vấn đề điều khiển luồng Hệ điều hành Windows cho phép người dùng có thể chạy nhiều ứng dụng một cách đồng thời, chính vì vậy mà nhiều ứng dụng, và bản thân hệ điều hành cần phải truyền thông trên mạng đồng thời Lớp Transport lấy dữ liệu từ mỗi ứng dụng và tích hợp tất cả dữ liệu

đó vào trong một luồng Lớp này cũng chịu trách nhiệm cho việc cung cấp vấn đề kiểm tra lỗi và thực hiện khôi phục dữ liệu khi cần thiết Bản chất mà nói, lớp Transport chịu trách nhiệm cho việc bảo đảm tất cả dữ liệu từ máy gửi đến máy nhận

1.2.5 Lớp mạng - Network

Lớp mạng Network là lớp có trách nhiệm quyết định xem dữ liệu sẽ đến máy nhận như thế nào Lớp này nắm những thành phần như việc định địa chỉ, định tuyến, và các giao thức logic Do loạt bài này dành cho những người mới bắt đầu làm quen với các kiếm thức về mạng nên sẽ không đi chuyên sâu vào kỹ thuật, tuy nhiên chúng tôi nói qua rằng lớp mạng này tạo các đường logic được biết đến như các mạch ảo giữa máy nguồn và máy đích Mạch ảo này cung cấp các gói dữ liệu riêng lẻ để chúng có thể đến được đích của chúng Bên cạnh đó lớp mạng cũng chịu trách nhiệm cho việc quản lý lỗi của chính nó, cho việc điều khiển xếp chuỗi và điều khiển tắc nghẽn

Việc sắp xếp các gói là rất cần thiết bởi mỗi một giao thức giới hạn kích thước tối

đa của một gói Số lượng dữ liệu phải được truyền đi thường vượt quá kích thước gói lớn nhất Chính vì vậy mà dữ liệu được chia nhỏ thành nhiều gói nhỏ Khi điều này xảy

ra, lớp mạng sẽ gán vào mỗi gói nhỏ này một số thứ tự nhận dạng

Khi dữ liệu này đến được máy tính người nhận thì lớp mạng lại kiểm tra số thứ nhận dạng của các gói và sử dụng chúng để sắp xếp dữ liệu đúng như những gì mà chúng được chia lúc trước từ phía người gửi, bên cạnh đó còn có nhiệm vụ chỉ ra gói nào bị thiếu trong quá trình gửi

Nếu bạn chưa hiểu kỹ về khái niệm này, hãy hình dung rằng bạn cần gửi mail một tài liệu có dung lượng lớn đến một người bạn của mình, nhưng không có một phong bì

đủ lớn Để giải quyết vấn đề này thì bạn phải chia nhỏ một số trang vào các phong bì nhỏ, sau đó dán nhãn các phòng bì này lại để bạn của bạn có thể biết được thứ tự của các trang trong đó Điều này cũng tương tự như những gì mà lớp mạng thực hiện

1.2.6 Lớp liên kết dữ liệu - Data Link

Lớp liên kết dữ liệu Data Link có thể được chia nhỏ thành hai lớp khác; Media Access Control (MAC) và Logical Link Control (LLC) MAC về cơ bản thiết lập sự nhận dạng của môi trường trên mạng thông qua địa chỉ MAC của nó Địa chỉ MAC là địa chỉ được gán cho adapter mạng ở mức phần cứng Đây là địa chỉ được sử dụng cuối cùng khi gửi và nhận các gói Lớp LLC điều khiển sự đồng bộ khung và cung cấp một mức kiểm tra lỗi

1.2.7 Lớp vật lý - Physical

Tầng vật lýđịnh nghĩa tất cả các đặc tả về điện và vật lý cho các thiết bị Trong đó bao gồm bố trí của cácchân cắm(pin), cáchiệu điện thế, và các đặc tả vềcáp nối (cable) Các thiết bị tầng vật lý bao gồmHub, bộ lặp(repeater),thiết bị tiếp hợp mạng(network adapter) vàthiết bị tiếp hợp kênh máy chủ(Host Bus Adapter)- (HBA dùng trongmạng lưu trữ(Storage Area Network)) Chức năng và dịch vụ căn bản được thực hiện bởi tầng vật lý bao gồm:

Thiết lập hoặc ngắt mạchkết nối điện(electrical connection) với một môi trường truyền dẫnphương tiện truyền thông (transmission medium)

Tham gia vào quy trình mà trong đó các tài nguyên truyền thông được chia sẻ hiệu quả giữa nhiều người dùng Chẳng hạn giải quyếttranh chấp tài nguyên (contention)

vàđiều khiển lưu lượng

Điều chế (modulation), hoặc biến đổi giữa biểu diễndữ liệu số(digital data) của các thiết bị người dùng và các tín hiệu tương ứng được truyền qua kênhtruyền thông (communication channel)

Cáp (bus)SCSI song songhoạt động ở tầng cấp này Nhiều tiêu chuẩn khác nhau củaEthernet dành cho tầng vật lý cũng nằm trong tầng này; Ethernet nhập tầng vật lý với tầng liên kết dữ liệu vào làm một Điều tương tự cũng xảy ra đối với cácmạng cục

bộnhưToken ring, FDDIvàIEEE 802.11

Lớp vật lý Physical của mô hình OSI ám chỉ đến các chi tiết kỹ thuật của phần cứng Lớp vật lý định nghĩa các đặc điểm như định thời và điện áp Lớp này cũng định nghĩa các chi tiết kỹ thuật phần cứng được sử dụng bởi các adapter mạng và bởi cáp mạng (thừa nhận rằng kết nối là kết nối dây) Để đơn giản hóa, lớp vật lý định nghĩa những gì để nó có thể truyền phát và nhận dữ liệu

- Phân biệt được loại mạng chuyển mạch và mạng quảng bá;

- Mô tả được đặc điểm của mạng cục bộ;

- Trình bày được các giao thức truy cập đường truyền;

- Mô tả được các thiết bị sử dụng trong mạng LAN

- Thực hiện các thao tác đúng kỹ thuật, an toàn để kết nối mạng máy tính

- Rèn luyện ý thức lao động, tác phong công nghiệp, có trách nhiệm và sáng tạo

Số lượng GHI

CHÚ

I Thiết bị

10 Card giao tiếp mạng (NIC –

II Dụng cụ

1 Tô vít 4 cạnh nhỏ có từ tính 20cm Cái 3

2 Tô vít dẹt loại nhỏ có từ tính 20cm Cái 3

3 Tô vít 4 cạnh loại vừa có từ tính 25cm Cái 3

4 Tô vít dẹt loại vừa có từ tính 25cm Cái 3

7 Kìm bấm dây mạng SUNKIT 868G Cái 3

8 Dao cắt cáp quang Sumitomo

III Vật liệu

C NỘI DUNG

2.1 PHÂN LOẠI MẠNG

2.1.1 Phương thức kết nối mạng được sử dụng chủ yếu trong liên kết mạng

Có hai phương thức chủ yếu, đó là điểm - điểm và điểm - nhiều điểm

− Với phương thức "điểm - điểm", các đường truyền riêng biệt được thiết lâp để nối các cặp máy tính lại với nhau Mỗi máy tính có thể truyền và nhận trực tiếp dữ liệu hoặc có thể làm trung gian như lưu trữ những dữ liệu mà nó nhận được rồi sau đó chuyển tiếp dữ liệu đi cho một máy khác để dữ liệu đó đạt tới đích

− Với phương thức "điểm - nhiều điểm", tất cả các trạm phân chia chung một đường truyền vật lý Dữ liệu được gửi đi từ một máy tính sẽ có thể được tiếp nhận bởi tất cả các máy tính còn lại, bởi vậy cần chỉ ra điạ chỉ đích của dữ liệu để mỗi máy tính căn cứ vào đó kiểm tra xem dữ liệu có phải dành cho mình không nếu đúng thì nhận còn nếu không thì bỏ qua

2.1.2 Phân loại mạng máy tính theo vùng địa lý

− GAN (Global Area Network) kết nối máy tính từ các châu lục khác nhau Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông và vệ tinh

− WAN (Wide Area Network) - Mạng diện rộng, kết nối máy tính trong nội bộ các quốc gia hay giữa các quốc gia trong cùng một châu lục Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông Các WAN có thể được kết nối với nhau thành GAN hay tự nó đã là GAN

− MAN (Metropolitan Area Network) kết nối các máy tính trong phạm vi một thành phố Kết nối này được thực hiện thông qua các môi trường truyền thông tốc độ cao (50-100 Mbit/s)

− LAN (Local Area Network) - Mạng cục bộ, kết nối các máy tính trong một khu vực bán kính hẹp thông thường khoảng vài trǎm mét Kết nối được thực hiện thông qua các môi trường truyền thông tốc độ cao ví dụ cáp đồng trục thay cáp quang LAN thường được sử dụng trong nội bộ một cơ quan/tổ chức Các LAN có thể được kết nối với nhau thành WAN

2.1.3 Phân loại mạng máy tính theo tôpô

2.1.3.1 Cấu trúc tôpô của mạng

Cấu trúc tôpô (network topology) của LAN là kiến trúc hình học thể hiện cách bố trí các đường cáp, sắp xếp các máy tính để kết nối thành mạng hoàn chỉnh Hầu hết các mạng LAN ngày nay đều được thiết kế để hoạt động dựa trên một cấu trúc mạng định trước Điển hình và sử dụng nhiều nhất là các cấu trúc: dạng hình sao, dạng hình tuyến, dạng vòng cùng với những cấu trúc kết hợp của chúng

2.1.3.1.1 Mạng dạng hình sao (Star topology)

Mạng dạng hình sao bao gồm một bộ kết nối trung tâm và các nút Các nút này là các trạm đầu cuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng Bộ kết nối trung tâm của mạng điều phối mọi hoạt động trong mạng

Mạng dạng hình sao cho phép nối các máy tính vào một bộ tập trung (Hub) bằng cáp, giải pháp này cho phép nối trực tiếp máy tính với Hub không cần thông qua trục bus, tránh được các yếu tố gây ngưng trệ mạng

Hình 2.1: Cấu trúc mạng hình sao

Mô hình kết nối hình sao ngày nay đã trở lên hết sức phổ biến Với việc sử dụng các bộ tập trung hoặc chuyển mạch, cấu trúc hình sao có thể được mở rộng bằng cách

tổ chức nhiều mức phân cấp, do vậy dễ dàng trong việc quản lý và vận hành

- Các ưu 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 thường

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

+ Mạng có thể dễ dàng mở rộng hoặc thu hẹp

- Những nhược điểm mạng dạng hình sao:

+ Khả nǎng mở rộng mạng hoàn toàn phụ thuộc vào khả nǎng 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)

2.1.3.1.2 Mạng hình tuyến (Bus Topology)

Thực hiện theo cách bố trí hành lang, các máy tính và các thiết bị khác - các nút, đều được nối về với nhau trên một trục đường dây cáp chính để chuyển tải tín hiệu Tất cả các nút đều sử dụng chung đường dây cáp chính này

Phía hai đầu dây cáp được bịt bởi một thiết bị gọi là terminator Các tín hiệu và dữ liệu khi truyền đi dây cáp đều mang theo điạ chỉ của nơi đến

Hình 2.2: Cấu trúc mạng hình tuyến

- Ưu điểm: Loại hình mạng này dùng dây cáp ít nhất, dễ lắp đặt, giá thành rẻ

- Nhược điểm:

+ Sự ùn tắc giao thông khi di chuyển dữ liệu với lưu lượng lớn

+ Khi có sự hỏng hóc ở đoạn nào đó thì rất khó phát hiện, một sự ngừng trên đường dây để sửa chữa sẽ ngừng toàn bộ hệ thống

Cấu trúc này ngày nay ít được sử dụng

2.1.3.1.3 Mạng dạng vòng (Ring Topology)

Mạng dạng này, bố trí theo dạng xoay vòng, đường dây cáp được 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 được một nút mà thôi Dữ liệu truyền đi phải có kèm theo địa chỉ cụ thể của mỗi trạm tiếp nhận

- Ưu điểm:

+ Mạng dạng vòng có thuận lợi là có thể nới rộng ra xa, tổng đường dây cần thiết

ít hơn so với hai kiểu trên

+ Mỗi trạm có thể đạt được tốc độ tối đa khi truy nhập

- Nhược điểm: Đường dây phải khép kín, nếu bị ngắt ở một nơi nào đó thì toàn bộ

hệ thống cũng bị ngừng

Hình 2.3: Cấu trúc mạng dạng vòng

2.1.3.1.4 Mạng dạng kết hợp

Kết hợp hình sao và tuyến (star/Bus Topology): Cấu hình mạng dạng này có bộ phận tách tín hiệu (spitter) giữ vai trò thiết bị trung tâm, hệ thống dây cáp mạng có thể

chọn hoặc Ring Topology hoặc Linear Bus Topology Lợi điểm của cấu hình này là

mạng có thể gồm nhiều nhóm làm việc ở cách xa nhau, ARCNET là mạng dạng kết hợp

Star/Bus Topology Cấu hình dạng này đưa lại sự uyển chuyển trong việc bố trí đường

dây tương thích dễ dàng đối với bất cứ toà nhà nào

Kết hợp hình sao và vòng (Star/Ring Topology) Cấu hình dạng kết hợp Star/Ring Topology, có một "thẻ bài" liên lạc (Token) được chuyển vòng quanh một cái HUB trung tâm Mỗi trạm làm việc (workstation) được nối với HUB - là cầu nối giữa các trạm làm việc và để tǎng khoảng cách cần thiết

2.1.4 Phân loại mạng theo chức năng

− Mạng Client-Server: một hay một số máy tính được thiết lập để cung cấp các dịch vụ như file server, mail server, Web server, Printer server, … Các máy tính được thiết lập để cung cấp các dịch vụ được gọi là Server, còn các máy tính truy cập và sử dụng dịch vụ thì được gọi là Client

− Mạng ngang hàng (Peer-to-Peer): các máy tính trong mạng có thể hoạt động vừa như một Client vừa như một Server

− Mạng kết hợp: Các mạng máy tính thường được thiết lập theo cả hai chức năng Client-Server và Peer-to-Peer

2.1.5 So sánh mạng LAN-WAN

- Vị trí địa lý - Sử dụng trong một khu

vực địa lý nhỏ

- Kết nối các máy tính ở các khu vực địa lý khác nhau, trên một phạm vi rộng

− Tốc độ kết nối và tỉ lệ lỗi

bit

- Tốc độ kết nối và độ tin cậy cao

- Tốc độ kết nối không thể quá cao để đảm bảo tỉ lệ lỗi bit có thể chấp nhận được

− Phương thức truyền

thông

- Chủ yếu sử dụng công nghệ Ethernet, Token Ring, ATM

- Sử dụng nhiều công nghệ như Chuyển mạch vòng (Circuit Switching Network), chuyển mạch gói (Packet Switching Network), ATM (Cell relay), chuyển mạch khung (Frame Relay), …

2.2 MẠNG LAN VÀ CÁC GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN

2.2.1 Mạng cục bộ - LAN

2.2.1.1 Khái niệm

LAN (viết tắt từ tên tiếng Anh Local Area Network, "mạng máy tính cục bộ") là

một hệ thống mạng dùng để kết nối các máy tính trong một phạm vi nhỏ (nhà ở, phòng

làm việc, trường học, …) Các máy tính trong mạng LAN có thể chia sẻ tài nguyên với nhau, mà điển hình là chia sẻ tập tin, máy in, máy quét và một số thiết bị khác

2.2.1.2 Phân loại mạng LAN

- Mạng LAN sử dụng kĩ thuật mạng quảng bá (Broadcrast Network)

+ Trong đó các thiết bị cùng sử dụng một kênh truyền chung

+ Khi 1 máy tính truyền tin thì các máy khác đều nhận được tin

- Mạng WAN sử dụng kỉ thuật mạng chuyển mạch (Switching Network)

+ Có nhiều đường kết nối các thiết bị lại với nhau

+ Thông tin trao đổi giữa hai điểm trên mạng có thể đi theo nhiều đường khác nhau

2.2.2 Mạng LAN và giao thức điều khiển truy cập đường truyền

Khi được cài đặt vào trong mạng, các máy trạm phải tuân theo những quy tắc định trước để có thể sử dụng đường truyền, đó là phương thức truy nhập Phương thức truy nhập được định nghĩa là các thủ tục điều hướng trạm làm việc làm thế nào và lúc nào có thể thâm nhập vào đường dây cáp để gửi hay nhận các gói thông tin

Tuy nhiên tại một thời điểm thì chỉ có một trạm được truyền dữ liệu mà thôi Trước khi truyền dữ liệu, mỗi trạm phải lắng nghe đường truyền để chắc chắn rằng đường truyền rỗi (Carrier Sense)

Trong trường hợp hai trạm thực hiện việc truyền dữ liệu đồng thời, xung đột dữ liệu sẽ xảy ra, các trạm tham gia phải phát hiện được sự xung đột và thông báo tới các trạm khác gây ra xung đột (Collision Detection), đồng thời các trạm phải ngừng thâm nhập, chờ đợi lần sau trong khoảng thời gian ngẫu nhiên nào đó rồi mới tiếp tục truyền Khi lưu lượng các gói dữ liệu cần di chuyển trên mạng quá cao, thì việc xung đột

có thể xẩy ra với số lượng lớn dẫn đến làm chậm tốc độ truyền tin của hệ thống Giao thức này còn được trình bày chi tiết thêm trong phần công Ethernet

2.2.2.2 Giao thức truyền thẻ bài (Token passing)

Giao thức này được dùng trong các LAN có cấu trúc vòng sử dụng kỹ thuật chuyển thẻ bài (token) để cấp phát quyền truy nhập đường truyền tức là quyền được truyền dữ liệu đi

Thẻ bài ở đây là một đơn vị dữ liệu đặc biệt, có kích thưóc và nội dung (gồm các thông tin điều khiển) được quy định riêng cho mỗi giao thức Trong đường cáp liên tục

có một thẻ bài chạy quanh trong mạng

Phần dữ liệu của thẻ bài có một bit biểu diễn trạng thái sử dụng của nó (bận hoặc rỗi) Trong thẻ bài có chứa một địa chỉ đích và được luân chuyển tới các trạm theo một trật tự đã định trước Đối với cấu hình mạng dạng xoay vòng thì trật tự của sự truyền thẻ bài tương đương với trật tự vật lý của các trạm xung quanh vòng

Một trạm muốn truyền dữ liệu thì phải đợi đến khi nhận được một thẻ bài rỗi Khi

đó trạm sẽ đổi bit trạng thái của thẻ bài thành bận, nén gói dữ liệu có kèm theo địa chỉ nơi nhận vào thẻ bài và truyền đi theo chiều của vòng, thẻ bài lúc này trở thành khung mang dữ liệu Trạm đích sau khi nhận khung dữ liệu này, sẽ copy dữ liệu vào bộ đệm rồi tiếp tục truyền khung theo vòng nhưng thêm một thông tin xác nhận Trạm nguồn nhận lại khung của mình (theo vòng) đã được nhận đúng, đổi bit bận thành bit rỗi và truyền thẻ bài đi

Vì thẻ bài chạy vòng quang trong mạng kín và chỉ có một thẻ nên việc đụng độ dữ liệu không thể xẩy ra, do vậy hiệu suất truyền dữ liệu của mạng không thay đổi Trong các giao thức này cần giải quyết hai vấn đề có thể dẫn đến phá vỡ hệ thống Một là việc mất thẻ bài làm cho trên vòng không còn thẻ bài lưu chuyển nữa Hai là một thẻ bài bận lưu chuyển không dừng trên vòng

Ưu điểm của giao thức là vẫn hoạt động tốt khi lưu lượng truyền thông lớn Giao thức truyền thẻ bài tuân thủ đúng sự phân chia của môi trường mạng, hoạt động dựa vào

sự xoay vòng tới các trạm

Việc truyền thẻ bài sẽ không thực hiện được nếu việc xoay vòng bị đứt đoạn Giao thức phải chứa các thủ tục kiểm tra thẻ bài để cho phép khôi phục lại thẻ bài bị mất hoặc thay thế trạng thái của thẻ bài và cung cấp các phương tiện để sửa đổi logic (thêm vào, bớt đi hoặc định lại trật tự của các trạm)

2.2.2.3 Giao thức FDDI

Hình 2.4: Cấu trúc mạng dạng vòng của FDDI

Vì chỉ có 1 đường truyền vật lý trong mạng LAN, nên cùng 1 thời điểm LAN chỉ cho phép 1 thiết bị sử dụng đường truyền để truyền tin Nếu có 2 máy tính cùng gởi dử liệu thì sẽ dẫn đến tình trạng xung đột, dữ liệu của hai thiết bị này sẽ bị phủ lấp dẫn đến nghẽn mạng, ko sữ dụng được

2.2.2.1 Giao thức điều khiển truy cập đường truyền (Media Access Control Protocol hay MAC Protocol)

- Có 2 giao thức chính thường được sữ dụng trong mạng cục bộ là:

+ Giao thức CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection)

+ Gaio thức Token Passing

- Nguyên lí hoạt động

2.2.2.2 Giao thức CSMA/CD

Khi một thiết bị muốn truyền tin, nó sẽ lắng nghe xem có thiết bị nào sữ dụng đường truyền không Nếu đường tuyên rãnh nó sẽ truyển tải dữ liệu lên đường truyền , đồng thời lắng nghe nhận lại các dữ liệu mà nó đã gởi đi xem có đụng độ với các dữ liệu của các thiết khác không Khi dụng độ xảy ra nó sẽ lạm dừng 1 khoảng thời gian và truyền lại dữ liệu bị đụng độ

2.2.2.3 Giao thức Token Passing

Sử dụng một gó tin đặc biệt có tên là thẻ bài (Token) được chuyển vòng quanh mạng từ thiết bị này đến thiết bị kia Khi một thiết bị muốn truyền tải nó phải chờ đến khi có được token Khi hoàn thành việc truyền tải token được chuyển sang cho thiết bị

kế tiếp

2.2.3 Đặc điểm mạng lan

LAN có 3 đặc điểm:

- Giới hạn về tầm cỡ phạm vi hoạt động từ vài mét cho đến 1 km

- Thường dùng kỹ thuật đơn giản chỉ có một đường dây cáp (cable) nối tất cả máy Vận tốc truyền dữ liệu thông thường là 10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps, và gần đây là

10 Gbps

- Ba kiến trúc mạng kiểu LAN thông dụng bao gồm:

+ Mạng bus hay mạng tuyến tính Các máy nối nhau một cách liên tục thành một hàng từ máy này sang máy kia Ví dụ của nó là Ethernet (chuẩn IEEE 802.3)

+ Mạng vòng Các máy nối nhau như trên và máy cuối lại được nối ngược trở lại

với máy đầu tiên tạo thành vòng kín Thí dụ mạng vòng thẻ bài IBM (IBM token ring)

+ Mạng sao

2.3 CÁC SƠ ĐỒ NỐI KẾT MẠNG LAN

Có ba sơ đồ kết nối mạng Lan phổ biến:

2.4 CÁC LOẠI THIẾT BỊ MẠNG SỬ DỤNG TRONG MẠNG LAN

Để xây dựng mạng LAN người ta cần dùng các thiết bị sau:

2.4.1 Bộ lặp tín hiệu (Repeater)

Trong một mạng LAN, giới hạn của cáp mạng là 100m (cho loại cáp mạng CAT 5 UTP – là cáp được dùng phổ biến nhất), bởi tín hiệu bị suy hao trên đường truyền nên không thể đi xa hơn Vì vậy, để có thể kết nối các thiết bị ở xa hơn, mạng cần các thiết

bị để khuếch đại và định thời lại tín hiệu, giúp tín hiệu có thể truyền dẫn đi xa hơn giới

Repeater là loại thiết bị phần cứng đơn giản nhất trong các thiết bị liên kết mạng,

nó được hoạt động trong tầng vật lý của mô hình OSI Khi Repeater nhận được một tín hiệu từ một phía của mạng thì nó sẽ phát tiếp vào phía kia của mạng

Hình 2.6: Mô hình liên kết mạng sử dụng Repeater

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

Hình 2.7: Repeater

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

− Repeater điện nối với đường dây điện ở cả hai phía của nó, nó nhận tín hiệu điện

từ một phía và phát lại về phía kia Khi một mạng sử dụng Repeater điện để nối các phần của mạng lại thì có thể làm tăng khoảng cách của mạng, nhưng khoảng cách đó luôn bị hạn chế bởi một khoảng cách tối đa do độ trễ của tín hiệu

Ví dụ với mạng sử dụng cáp đồng trục 50 thì khoảng cách tối đa là 2.8 km, khoảng cách đó không thể kéo thêm cho dù sử dụng thêm Repeater

− Repeater điện quang liên kết với một đầu cáp quang và một đầu là cáp điện, nó chuyển một tín hiệu điện từ cáp điện ra tín hiệu quang để phát trên cáp quang và ngược lại Việc sử dụng Repeater điện quang cũng làm tăng thêm chiều dài của mạng

a Repeater dùng cáp a Repeater wifi

Hình 2.8: Hoạt động của Repeater trong mô hình OSI

Việc sử dụng Repeater không thay đổi nội dung các tín hiện đi qua nên nó chỉ được dùng để nối hai mạng có cùng giao thức truyền thông (như hai mạng Ethernet hay hai mạng Token ring) và không thể nối hai mạng có giao thức truyền thông khác nhau Thêm nữa Repeater không làm thay đổi khối lượng chuyển vận trên mạng nên việc sử dụng không tính toán nó trên mạng lớn sẽ hạn chế hiệu năng của mạng Khi lưa chọn sử dụng Repeater cần chú ý lựa chọn loại có tốc độ chuyển vận phù hợp với tốc độ của mạng

2.4.2 Bộ tập trung (Hub)

Hub là một trong những yếu tố quan trọng nhất của LAN, đây là điểm kết nối dây trung tâm của mạng, tất cả các trạm trên mạng LAN được kết nối thông qua Hub Hub thường được dùng để nối mạng, thông qua những đầu cắm của nó người ta liên kết với các máy tính dưới dạng hình sao

Một hub thông thường có nhiều cổng nối với người sử dụng để gắn máy tính và các thiết bị ngoại vi Mỗi cổng hỗ trợ một bộ kết nối dùng cặp dây xoắn từ mỗi trạm của mạng

Khi tín hiệu được truyền từ một trạm tới hub, nó được lặp lại trên khắp các cổng khác của Các hub thông minh có thể định dạng, kiểm tra, cho phép hoặc không cho

phép bởi người điều hành mạng từ trung tâm quản lý hub

Nếu phân loại theo phần cứng thì có 3 loại hub:

- Hub đơn (stand alone hub)

- Hub modun (Modular hub) rất phổ biến cho các hệ thống mạng vì nó có thể dễ dàng mở rộng và luôn có chức nǎng quản lý, modular có từ 4 đến 14 khe cắm, có thể lắp thêm các modun Ethernet 10BASET

- Hub phân tầng (Stackable hub) là lý tưởng cho những cơ quan muốn đầu tư tối thiểu ban đầu nhưng lại có kế hoạch phát triển LAN sau này

Hình 2.9: HUB

Nếu phân loại theo khả năng ta có 2 loại:

- Hub bị động (Passive Hub) : Hub bị động không chứa các linh kiện điện tử và cũng không xử lý các tín hiệu dữ liệu, nó có chức năng duy nhất là tổ hợp các tín hiệu

Về cơ bản, trong mạng Ethernet, hub hoạt động như một repeater có nhiều cổng

2.4.3 Cầu nối (Bridge)

2.4.3.1 Giới thiệu về liên mạng

Hiện nay đã và đang tồn tại nhiều loại mạng khác nhau bao gồm LAN, WAN, MAN Nhiều giao thức khác nhau đang được sử dụng rộng rãi trên nhiều tầng mạng khác nhau Để có cái nhìn tổng quan hơn về các vấn đề phát sinh khi hai hoặc nhiều mạng được nối kết với nhau thành một liên mạng (Internetwork)

Liên mạng là một tập hợp của nhiều mạng riêng lẻ được nối kết lại bởi các thiết bị nối mạng trung gian và chúng vận hành như chỉ là một mạng lớn Người ta thực hiện liên mạng (Internetworking) để nối kết nhiều mạng lại với nhau nhờ đó mở rộng được phạm vi, số lượng máy tính trong mạng, cũng như cho phép các mạng được xây dựng theo các chuẩn khác nhau có thể giao tiếp được với nhau

Liên mạng có thể được thực hiện ở những tầng khác nhau, tùy thuộc vào mục đích cũng như thiết bị mà ta sử dụng

a Hub modun b Hub modun c Hub phân tầng

Cầu nối (Bridge)

Bộ hoán chuyển (Switch)

máy tính trong mạng, hình thành mạng WAN

Router

Các tầng còn lại Nối kết các ứng dụng lại với nhau Gateway

Trước tiên, cơ sở để cài đặt các mạng là khác nhau Gần như tất cả các máy PC đều cài đặt TCP/IP Nhiều công ty lớn sử dụng máy mainframe của IBM sử dụng mạng SNA Một số lượng lớn các công ty điện thoại đang điều hành các mạng ATM Một số mạng LAN dùng cho các máy tính PC vẫn còn sử dụng Novell IPX hoặc AppleTalk Cuối cùng, mạng không dây là một lĩnh vực đang phát triển rộng với nhiều giao thức hoạt động trong đó Chiều hướng sử dụng mạng phức tạp này sẽ còn tiếp diễn nhiều năm nữa với nhiều lý do về tính kế thừa, kỹ thuật mới, và thực tế là không phải nhà sản xuất nào cũng thích thú với việc giúp cho khách hàng của họ dễ dàng chuyển đổi sang hệ thống của nhà sản xuất khác

Thứ hai, do máy tính và thiết bị mạng ngày càng rẻ, cho nên cấp có thẩm quyền quyết định mua sắm mạng máy tính ngày càng xuống thấp trong cơ cấu các công ty, tổ chức

Ví dụ: Bộ phận kỹ thuật thì có thể cài đặt các máy trạm Unix chạy TCP/IP, còn bộ phận tiếp thị có quyền cài các máy Mac với giao thức AppleTalk

Thứ ba, các mạng khác khau sử dụng các công nghệ hoàn toàn khác nhau Vì thế

sẽ không mấy ngạc nhiên nếu thấy một sản phẩm phần cứng mới thì cũng xuất hiện phần mềm mới đi kèm

Ví dụ: Một gia đình hiện nay trang bị mạng giống như một văn phòng, nơi có đầy

đủ điện thoại, TV, máy tính và các dụng cụ khác, tất cả được nối kết với nhau và có thể

Mục tiêu của nối kết liên mạng là cho phép người dùng trên một mạng con có thể liên lạc được với người dùng trên các mạng con khác Để làm được việc này, ta phải đảm bảo gởi cho được gói tin từ mạng con này đến bất kỳ mạng con khác Do các mạng con khác nhau về nhiều lĩnh vực, cho nên không dễ để truyền một gói tin từ nơi này đến nơi kia

2.4.3.2 Nối kết các mạng con với nhau

Các mạng có thể được nối liên thông bằng nhiều kiểu thiết bị khác nhau:

- Ở tầng vật lý: Các mạng có thể được nối kết bằng các repeater hoặc hub, những thiết bị chỉ đơn thuần làm nhiệm vụ di chuyển các bit từ mạng này sang mạng kia

- Ở tầng liên kết dữ liệu: Người ta dùng các cầu nối (bridges) hoặc switches Chúng

có thể nhận các khung, phân tích địa chỉ MAC và cuối cùng chuyển khung sang mạng khác trong khi song song đó, chúng vừa làm nhiệm vụ giám sát quá trình chuyển đổi giao thức, ví dụ như từ Ethernet sang FDDI hoặc 802.11

- Ở tầng mạng: Người ta dùng các router để nối kết các mạng với nhau Nếu hai mạng có tầng mạng khác nhau, router có thể chuyển đổi khuôn dạng gói tin, quản lý nhiều giao thức khác nhau trên các mạng khác nhau

- Ở tầng vận chuyển: Người ta dùng các gateway vận chuyển, thiết bị có thể làm giao diện giữa hai đầu nối kết mức vận chuyển Ví dụ gateway có thể làm giao diện trao đổi giữa hai nối kết TCP và NSA

- Ở tầng ứng dụng: Các gateway ứng dụng sẽ làm nhiệm vụ chuyển đổi ngữ cảnh của các thông điệp Ví dụ như gateway giữa hệ thống email Internet và X.400 sẽ làm nhiệm vụ chuyển đổi nhiều trường trong header của email

Trong phần này, chúng ta chỉ quan tâm đến việc nối kết liên mạng ở tầng mạng dùng các router Phương thức hoạt động của router được chỉ ra trong hình

Hình 3.2: Hai mạng Ethernet được nối kết bằng các routers

Ở đây, hai router được nối với nhau bằng đường nối điểm-điểm, có thể là đường leased-line dài hàng trăm km Máy S muốn gởi cho máy D một gói tin, do đó nó đóng gói gói tin này thành một khung và gởi lên đường truyền Khung đến được router của LAN1, router này liền bóc vỏ khung, lấy gói tin ra Gói tin này sẽ được phân tích để tìm

ra địa chỉ mạng (IP) của máy đích, địa chỉ này sẽ được tham khảo trong bảng vạch đường của router LAN1 Dựa trên địa chỉ này, router LAN1 quyết định chuyển gói sang router LAN2 bằng cách đóng thành khung gởi cho router LAN2

Có hai kiểu liên mạng: dạng mạch ảo và datagram

2.4.3.2.1 Nối kết các mạng con dạng mạch ảo

Trong quá khứ, hầu hết các mạng công cộng là hướng nối kết (các mạng Frame Relay, SNA, ATM cũng vậy) Rồi với sự chấp nhận rộng rãi của công chúng đối với mạng Internet, mạng dạng datagram lên ngôi Tuy nhiên sẽ là không chính xác khi nói mạng datagram là mãi mãi Với sự phát triển quan trọng của các mạng đa phương tiện,

có vẻ như liên lạc hướng nối kết đang trở lại ở dạng này hay dạng khác, do dễ đảm bảo