bao cao thuc tap tot nghiep mang cuc bo lan

Kiến trúc mạng máy tính Về phương diện mạng máy tính Network architecture thể hiện cách kết nối các máy tính với nhau ra sao và tập hợp các quy tắc, quy ước mà tất cả các thực thể tham

mục lục

Trang

Lời nói đầu 3

Chương i: khái quát chung về mạng máy tính 4

1.1 Các yếu tố cơ bản của mạng máy tính 4

1.1.1 Mạng máy tính là gì ? 4

1.1.2 Kiến trúc mạng máy tính 5

1.1.3 Phân loại máy tính 5

1.1.4 Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI 8

1.1.4.1 Cấu trúc phân tầng 8

1.1.4.2 Mô hình OSI 9

1.1.4.3 Chức năng của các tầng trong mô hình 7 lớp 10

1.2 Họ giao thức TCP/IP 12

1.2.1 Giao thức IP 15

1.2.2 Giao thức kiểu truyền IP 18

1.2.3 Giao thức UDP 19

Chương ii: mạng cục bộ LAN 20

2.1 Định nghĩa 20

2.2 Kỹ thuật mạng cục bộ 20

2.21 Mạng hình sao (Star) 20

2.2.2 Mạng vòng (Ring) 21

2.2.3 Mạng Bus tuyến tính 22

2.3 Chọn môi trường truyền dẫn 22

2.3.1 Cáp đôi dây xoắn 23

2.3.1.1 Cáp xoắn đôi trần 23

2.3.1.2 Cáp xoắn đối có bọc 23

2.3.2 Cáp đồng trục 23

2.3.2.1 Cáp mảnh 24

2.3.2.2 Cáp dày 24

2.3.3 Cáp sợi quang 24

2.3.3.1 Cáp sợi quang đơn Mode 24

2.3.3.2 Cáp sợi quang đa Mode 24

2.3.4 Vô tuyến 25

2.4 Các phương pháp truy cập mạng 26

2.4.1 Phương pháp truy cập sử dụng sóng mang có phát hiện xung đột CSMA/CD 26

2.4.2 Token Bus 27

2.4.3 Token Ring 27

2.4.4 So sánh phương pháp CSMA/CD với Token Bus,

Token Ring 28

2.5 Các LAN chuẩn và quy tắc nối mạng 28

2.5.1.Mạng Ethernet 28

2.5.1.1.Cơ chế hoạt đọng CSMA/CD 29

2.5.1.2.Các đặc tính của Ethernet 29

2.5.1.3.Nối cáp trong mạng Ethernet 30

2.5.1.4.Dạng thức trong khung Ethernet 30

2.5.2 Mạng Roken Ring 31

2.5.2.1 Các đặc tính của mạng Token Ring 31

2.5.2.2.Cơ chế hoạt động của mạng Token Ring 31

2.5.2.3 Dạng thức khung dữ liệu Token Ring 33

2.5.2.4 Các quy tắc và thành phần nối mạng Tocken Ring 33

2.5.3 Mạng ARCnet 34

2.5.3.1 Phương thức hoạt động của ARCnet 35

2.5.3.2 Kết nối trong mạng ARCnet 37

2.6 Các thiết bị ghép nối 39

2.6.1.Bộ chuyển tiêp 39

2.6.2.Cầu nối 40

2.6.3.Bộ định tuyến 41

2.6.4.Brouter 42

2.6.5.Gateway 42

Kết luận 43

Lời nói đầu Chiếc máy vi tính đa năng, tiện lợi và hiệu quả mà chúng ta đang dùng trở

nên chật hẹp, nghèo nàn trong việc khai thác và sử dụng rộng so với chiếc máy

vi tính được nối mạng

Chính vì điều này đã thúc đẩy các nhà nghiên cứu xây dựng nên một công

cụ nhằm trợ giúp con người thu nhập và khai thác thông tin một cách dể dàng và

triệt để hơn

Mạng máy tính ra đời ngay lập tức đã mang lại giá trị thực tiễn vô cùng to

lớn cho nhân loại qua việc giúp con người xích lại gần nhau hơn, các thông tin

quan trọng và cần thiết được chuyển tải, khai thác và xử lý kịp thời, trung thực

và chính xác

Mạng và công nghệ về mạng, mặc dù ra đời cách đây không lâu nhưng nó

đã được triển khai ứng dụng ở hầu hết các nơi trên thế giới ở nước ta việc lắp

đặt và khai thác mạng đã được ứng dụng trong vòng hơn mười năm trở lại

đây Đến số cơ quan đơn vị, trường học có nhu cầu lắp đặt và khai thác mạng ngày càng tăng lên

Ngày nay mặc dù công nghệ mạng đã và đang liên tục được thay đổi với tốc độ nhanh chóng, nhưng những khái niệm cơ bản, chủ chốt lại không hề thay

đổi Dựa trên thực tế đó, trong bản báo cáo thực tập em đã tìm hiểu và đưa ra những khái niệm cơ bản và chủ yếu nhất của mạng máy tính cũng như mạng cục bộ LAN

Do thời gian tìm hiểu và do kiến thức có hạn nên bản báo cáo này không tránh khỏi những thiếu xót, em mong thầy cô đóng góp bổ xung ý kiến để em hoàn thành tốt bài thực tập này

Em xin chân thành cảm ơn cô giao PGS.TS Nguyễn Việt Hương đã chỉ bảo gúp em giúp em hoàn thành bài thực tập này

Đường truyền vật lý dùng để truyền các tín hiệu điện tử giữa các máy tính Tất cả các tín hiệu được truyền giữa các máy tính đều thộc một dạng sóng

điện từ nào đó trải từ tần số radio tới sóng viba và tia hồng ngoại Các tần số radio có thể truyền bằng cáp điện( dây đôi xoắn hoặc đồng trục) hoặc bằng phương tiện quảng bá( Radio broadcasting) Sóng viba thường được sử dụng giữa các trạm mặt đất và các vệ tinh Dùng để truyền các tín hiệu quảng bá từ một trạm mặt đất tới nhiều trạm thu Tia hồng ngoại là lý tưởng đối với nhiều loại truyền thông mạng Nó có thể truyền giữa hai điểm đến nhiều máy thu Tia hồng ngoại và các tần số cao hơn của ánh sáng có thể được truyền qua cáp sợi quang

Khi lưa chọn đường truyền vật lý, cần chú ý tới các đặc trưng cơ bản của chúng là giải thông( Bandwith), độ suy hao và độ nhiễu điện từ Giải thông của một đường truyền chính là độ đo phạm vi tần số mà nó có thể đáp ứng được Tốc

độ truyền dữ liệu trên đường truyền còn được gọi là thông lượng(

thobhtput) của đường truyền (bps) Giải thông của cáp truyền phụ thuộc vào độ dài của cáp

Đường truyền vật lý được chia làm hai loại: Hữu tuyến và vô tuyến

-Hữu tuyến:

+ Cáp đồng trục (Coaxial cable)+Cáp xoắn đôi (twisted pair cable)+Cáp sợi quang (Fiber optic cable) -Vô tuyến

+ Radio+ Sóng cực ngắn(Viba)+ tia hồng ngoại( Infrared)Tuỳ theo tần số mà người ta có thể sử dụng các đường truyền vật lý khác nhau

1.1.2 Kiến trúc mạng máy tính

Về phương diện mạng máy tính ( Network architecture) thể hiện cách kết nối các máy tính với nhau ra sao và tập hợp các quy tắc, quy ước mà tất cả các thực thể tham gia truyền thông trên mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt Cách nối các máy tính được gọi là hình trạng mạng(Topology) Còn tập các quy tắc, quy ước truyền thông thì được gọi là giao thức ( Protocol) của mạng

cứ vào đó kiểm tra xem dữ liệu có phải dành cho mình hay không

Có nhiều phương pháp phân loại mạng máy tính khác nhau tuỳ thuộc vào yếu tố chính được chọn làm chỉ tiêu phân loại mà người ta phân có thể phân loại mạng theo khoảng cách địa lý, kỹ thuật chuyển mạnh hay kiến chúc mạng

* Nếu lấy khhoảng cách địa lý làm yếu tố chính để phân loại mạng ta có:

- Mạng cục bộ LAN ( Local Area Network)

Được cài đặt trong phạm vi tương đối nhỏ, với khoảng cách giữa các máy tính nút mạng chỉ trong vòng vài chục Km trở lại

- Mạng đô thị MAN (Metropolitan Area Network )

Là mạng được cài đặt trong phạm vi một đô thị hoặc một trung tâm kinh tế-xã hội có bán kính khoảng 100Km trở lại

- Mạng diện rộng WAN (Wide Area Network )

Là mạng có phạm vi vượt qua biên giới của một quốc gia và có thể vượt qua cả lục địa

- Mạng toàn cầu GAN (Global area Network )

Là mạng có phạm vi trải khắp tất cả các lục địa của trái đất

* Nếu lấy kỹ thuật chuyển mạch làm yếu tố chính để phân loại thì ta sẽ có:

- Mạng chuyến mạch kênh( Circuit Switched Network)

Trong chuyển mạnh kênh khi có hai đầu nút mạng cần trao đổi với nhau thì giữa chúng sẽ được thiết lập một kênh cố định và được duy trì cho đến khi một trong hai bên ngắt liên lạc Các dữ liệu chỉ được truyền theu con đường

cố định đó

Phương pháp chuyển mạch kênh có hai nhược điểm chính:

+ Phải mất thời gian để thiết lập kênh cố định giữa hai đầu nút mạng + Hiệu suất sử dụng đường truyền không cao vì sẽ có lúc kênh bị bỏ rỗi

do cả hai bên đều hết thông tin cần truyền trong khi đó các đầu nút khác không

được phép sử dụng đường truyền này

- Mạng chuyển mạch thông báo( Message switched Network)

Mạng chuyển mạch thông báo là một đơn vị thông tin của người sử dụng

có khuôn dạng được quy định trước Mỗi thông báo đều có chứa vùng thông tin

điều khiển trong đó chỉ định rõ đích của thông báo Căn cứ vào thông tin này mà mỗi nút chung gian có thể chuyển thông tin tới nút kế tiếp theo đường dẫn tới

đích của nó Như vậy mỗi nút cần phải lưu trữ tạm thời để đọc thông tin điều khiển trên thông báo để rồi sau đó gửi tiếp thông báo đó đi Tuỳ thuộc vào điều kiện của mạng, các thông báo khác nhau có thể truyền trên những con đường khác nhau

Phương pháp chuyển mạch thông báo có nhiều ưu điểm hơn phương pháp

+ Hiệu suất sử dụng đường truyền cao vì không bị chiếm dụng độc quyền

mà được phân chia giữa nhiều đầu nút mạng

Mỗi nút mạng( hay nút chuyển mạch thông báo ) có thể lưu trữ thông báo cho tới khi kênh truyền rỗi mới gửi thông báo đi, do đó giảm được tình trạng tắc nghẽn (congestion) mạng

+ Có thể điều khiển tin bằng cách sắp xếp độ ưu tiên cho các thông báo.+ Có thể tăng hiệu suất sử dụng dải thông của mạng bằng cách gán địa chỉ quảng bá (Broacadcast addressing) để gửi thông báo đồng thời tới nhiều đích.Nhược điểm chủ yếu của phương pháp chuyển mạch thông báo là không hạn chế kích thước của các thông báo, có thể dẫn đến phí tổn lưu trữ tạm thời cao, ảnh hưởng đến thời gian đáp (respone time) và chất lượng chuyền đi

- Mạng chuyển mạch gói (Packet Switched Network)

Trong mạng chuyển mạch gói mỗi thông báo được chia thành nhiều phần nhỏ hơn gọi là các gói tin (packet) có khuôn dạng quy định trước Mỗi gói tin cũng chứa thông tin điều khiển, trong đó có địa chỉ nguồn (người gửi) và đích (người nhận) của gói tin Các gói tin thuộc về một thông báo nào đó có thể được gửi đi qua mạng để tới đích bằng nhiều con đường khác nhau

Ta thấy chuyển mạch gói và chuyển mạch thông báo gần giống nhau

Điểm khác biệt là các gói tin được giới hạn kích thước tối đa sao cho các nút mạng (nút chuyển mạch )có thể xử lý toàn bộ gói tin trong bộ nhớ mà không cần phải lưu trữ tạm thời trên đĩa Vì vậy mạng chuyển mạch gói truyền các gói tin trên mạng nhanh hơn và hiệu quả hơn so với mạng chuyển mạch thông báo

Do ưu điểm mềm dẻo và hiệu suất cao hơn nên hiện nay mạng chuyển mạch gói được dùng phổ biến hơn mạng chuyển mạch thông báo Việc tích hợp cả hai kỹ thuật chuyển mạch (kênh và gói) trong một mạng thống nhất (được gọi

là mạng tích hợp số ISDN) đang là một xu hướng phát triển mạng ngày nay.Nhược điểm lớn nhất của mạng chuyển mạch gói là việc tập hợp lại các gói tin để tạo lại thông báo ban đầu của người sử dụng, đăc biệt trọn trường hợp các gói tin được truyền theo nhiều con đường khác nhau Cần phải cài đặt cơ chế

đánh dấu gói tin và phục hồi các gói tin bị thất lạc hoặc truyền bị lỗi cho nút mạng

* Nếu phân loại dựa vào kiến trúc mạng (Topo và giao thức sử dụng) ta có:

- Kiểu điểm- điểm

Các đường truyền nối từng cặp nút với nhau và mỗi nút đều có trách nhiệm lưu trữ tạm thời sau đó chuyển tiếp dữ liệu đi cho tới đích Do cách thức làm viêc như vậy nên mạng kiểu này còn được gọi là mạng “lưu và chuyển tiếp”

- Theo kiểu quảng bá

Trong trường hợp này tất cả các nút phân chia chung một đường truyền vật lý Dữ liệu được gửi đi từ một nút nào đó, sẽ có thể được tiếp nhận bởi tất cả

các nút còn lại Bởi vậy cần chỉ ra địa chỉ đích của dữ liệu để mỗi nút căn

cứ vào đó kiểm tra xem dữ liệu đó có phải dành cho mình không

1.1.4 Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI

1.1.4.1 Kiến trúc phân tầng

Để giảm độ phức tạp của việc thiết kế và cài đặt, hầu hết các mạng máy tính hiện có đều được phân tích thiết kế theo quan điểm phân tầng (layering) Mỗi hệ thống thành phần của mạng được xem như là một cấu trúc đa tầng, trong

đó mỗi tầng được xây trên tầng trước nó Số lượng các tầng cũng như tên và chức năng của mỗi tầng là tuỳ thuộc vào nhà thiết kế Tuy nhiên trong hầu hết các mạng, mục đích của mỗi tầng là để cung cấp một số dịch vụ (Services) nhất

định cho tầng cao hơn Hình dưới dây mô tả một kiến trúc phân tầng tổng quát Giao thức tầng N

Hình 1.1: Minh hoạ kiến trúc phân tầng tổng quát

Nguyên tắc của kiến trúc mạng phân tầng là: mỗi hệ thống trong một mạng đều có cấu trúc tầng (Số lượng tầng,chức năng của mỗi tầng là như nhau) Trong thực tế, dữ liệu không được truyền trực tiếp từ tầng thứ i của hệ thống này sang tầng thứ i của hệ thống khác (trừ đối với tầng thấp nhất trực tiếp sử dụng

đường truyền vật lý để truyền các sâu bit 0,1 từ hệ thống này sang hệ thống khác)

1.1.4.2.Mô hình OSI(Open systems Interconnection)

Khi thiết kế các nhà thiết kế tự do chọn các kiểu kiến trúc riêng cho mình

Từ đó dẫn đến tình trạng không tương thích giữa các mạng từ đó làm cản trở cho người sử dụng các mạng khác nhau Nhu cầu trao đổi thông tin càng lớn thì sự trở ngại đó càng không thể chấp nhận được đối với người sử dụng Sự thúc bách của khách hàng đã khiến cho các nhà sản xuất và các nhà nghiên cứu, thông qua các cơ quan chuẩn hoá quốc gia và quỗc tế tiếp tục tìm kiếm sự hội tụ cho các sản phẩm mạng trên thị trường Để có được điều đó, trước hết phải có được một khung chuẩn về kiến mạng làm căn cứ thiết kế chế tạo các sản phẩm về mạng.Vì vậy tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế ( Internationnal Organization For Sandardization – ISO) đã thành lập vào năm 1977 một tiểu ban nhằm phát triển

một khung chuẩn như thế Kết quả là vào năm 1984, ISO đã xây dựng xong mô hình tham chiếu cho việc nối kết các hệ thống mở phuc vụ cho các ứng dụng phân tán Kết quả mô hình OSI gồm 7 tầng với các tên gọi và chức năng.

Hệ thống A Hệ thống B

Đường truyền vật lý

Hình 1.2: Mô hình OSI 7 tầng

Mô hình phân lớp theo chức năng Nó không quy định cụ thể về giao thức hay tình trạng mạng (Topo) mạng OSI có khuyến cáo một số tiêu chuẩn cho mỗi tầng nhưng các khuyến cáo đó không được đưa thành chuẩn như một bộ phận của mô hình tham chiếu

1.1.4.3 Chức năng của các tầng trong mô hình 7 lớp OSI

* Tầng vật lý

Đảm bảo sự truyền các đòng bít không có cấu trúc qua đường truyền vật lý sao cho nơi nhận, nhận chính xác các bit do nơi gửi đến Truy nhập đường truyền vật lý nhờ các phương tiện có giao diện điện, cơ, chức năng, thủ tục để kích hoạt, duy trì và huỷ bỏ liên kết vật lý giữa các hệ thống

* Tầng liên kết dữ kiệu

Liên kết dữ liệu cung cấp các phương tiện để truyền thông tin qua liên kết vật lý đảm bảo tin cậy thông qua các cơ chế đồng bộ hoá, kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu

Các giao thức ứng dụng ở tầng liên kết dữ liệu:

- DLP di bộ ( Data Link Protocol) sử dụng phương thức truyền dị bộ, trong

đó các bit đặc biệt Start, Stop được dùng để tách các xâu bít biểu diễn các ký tự trong dòng dữ liệu cần truyền đi Phương thức này được gọi là dị bộ vì không cần có sự đồng bộ liên tục giữa người gửi và người nhận Nó cho phép một ký tự dữ liệu được truyền đi bất kỳ lúc nào mà không cần quan tâm đến các tín hiệu

đồng bộ trước đó

- DLP đồng bộ: Không dùng các bit đặc biệt Start, Stop để đóng khung mỗi

ký tự mà chèn các ký tự đặc biệt như SYN, EOT hay đơn giản là một cái cờ flag

PresentationSessionTransportNetworkDatalinkPhysical

PresentationSessionTransportNetworkDatalinkPhysical

Network Access Protocol

LAN/WAN

PDU header Information Trauler

Hình 1.3: Quan hệ giữa các tầng giao thức và các đơn vị

dữ liệu tương ứng trong liên mạngMỗi lớp có cấu trúc dữ liệu độc lập và mỗi lớp không cần biết đến cấu trúc dữ liệu được dùng ở trên hay dưới nó Trong thực tế cấu trúc dữ liệu của một lớp

được cấu tạo tương thích với cấu trúc dữ liệu ở các lớp ngay bên cạnh để cho việc truyền dữ liệu được hiệu quả Tuy nhiên trong mỗi lớp có một cấu trúc dữ liệu riêng và một thuật toán để mô tả cấu trúc đó

Để tìm hiểu rõ về cấu trúc phân lớp của TCP/IP chúng ta hãy so sánh vói mô hình OIS:

OSI Model TCP/IP architectural Model

FTP - File Transfer Protocol

TranssmissionControl DatagramUser

RIP ICMP

IEEE802.3 IEEE802.4 IEEE802.5 ANSI

TCP là một giao thức kiểu có liên kết (Connetion-oriented) nghĩa là cần phải thiết lập một liên kết (logic) giữa một cặp thực thể TCP trước chúng trao

đổi dữ liệu với nhau

Đơn vị dữ liệu trong TCP được gọi là Segment có khuôn dạng như sau:

0 15 16 31

Trong đó:

- Source Port (16bits): Số hiệu cổng của trạm nguồn

- Destination Pỏt (16bits): Số hiệu cổng trạm đích

- Sequence Number (32bits) :Số hiệu của byte đầu tiên của segment

- Acknowlegdmet Number (32bits): Số hiệu của segment tiếp theo mà trạm nguồn chờ để nhần

- Data offset (4bits): Số lượng từ 32bits trong ICP header ( tham số này chỉ ra vị trí bắt đầu của vùng dữ liêu)

- Reserved (6bits): Dành để dùng trong tương lai

- Control: Các bit điều khiển

+ URG: Vùng con trỏ khẩm (Urgent point) có hiệu lực

+ ACK: Vùng báo nhận (ACK number) có hiẹu lực

+ PSH: Chức năng PUSH

+ RST: Khởi động lại liên kết

+ SYN: Đồng bộ hoá các số liệu tuần tự

+ FIN: Không còn dữ liệu từ trạm nguồn

- Window (16bits): Cấp phát credit để kiểm soát luồng dữ liệu (cơ chế cửa sổ) Đây chính là số lượng các byte dữ liệu, bắt đầu từ byte được chỉ ra trong vùng ACK number, mà trạm nguồn đã sẵn sàng để nhận

- Checksum(6bits): Mã kiểm soát lỗi (theo phương pháp CRC) cho toàn

bộ segment (header + data)

- Urgent pointer (16bits): Con trỏ này được trỏ tới số hiệu tuần tự của byte đi theo sau dữ liệu khẩn, cho phép nó nhận biết được độ dài của dữ liệu khẩn Vùng chỉ có hiệu lực khi bit URG được thiết lập

Source Port Dertination Port

Sequence NumberAcknowledgmentData Resrved U A P R S F

offset R C S S Y I Window

G K H T N N Checksum Urgent Point Option Padding

TCP data

- Trong mạng LAN tốc độ truyền của mạng thường cao hơn so với WAN

và GAN Với công nghệ mạng hiện nay, tốc độ truyền trong LAN có thể đạt tới

100 Mbps

- LAN thường là sở hữu riêng của một tổ chức nào đó Do vậy việc quản lý

và khai thác mạng được thực hiên một cách tập trung và thống nhất

2.2 Kỹ thuật mạng cục bộ

Cách bố trí đường dây cáp mạng nối các thành phần mạng, các server và các workstation thường gọi là Topology Do đặc thù của mạng cục bộ LAN nên chỉ có 3 Topology thường được sử dụng đó là:

đích của tín hiệu Tuỳ theo yêu cầu truyền thông trên mạng trung tâm có thể là

bộ chuyển mạch, một bộ chọn đường (router) hoặc đơn giản là một bộ phân kênh Hub

Hub

Hình 2.1: Topology Star Hub ở trung tâmVai trò thực chất của thiết bị chung tâm này chính là thực hiện việc kết nối giữa các cặp trạm cần trao đổi thông tin với nhau, thiết lạp các liên kết điểm-

điểm giữa chung Xác nhận địa chỉ gửi và nhận, được phép chiếm tuyến lưu thông và liên lạc với nhau Cho phép xử lý lỗi trong quá trình xử lý thông tin Thông báo trạng thái của mạng

2.2.2 Mạng vòng (Ring)

Tín hiệu truyền trên vòng tròn theo một chiều duy nhất Mỗi trạm của mạng được nối với vòng qua một bộ chuyển tiếp (Repeater), bộ này có nhiệm vụ nhận tín hiệu và chuyển tiếp đến trạm kế tiếp trên vòng

A

B