Tài liệu Đề tài " Tìm hiểu thiết kế và xây dựng mạng Lan trong cơ quan xí nghiệp " ppt

- Giao thức liên kết: Trước khi truyền dữ liệu hai tầng đồng mứccần thiết lập một liên kêt logic và các gói tin được trao đổi thôngqua liên kêt này, việc có liên kêt logic sẽ nâng cao sự

ĐỀ TÀI

Tìm hiểu thiết kế và xây dựng mạng LAN

trong cơ quan xí nghiệp

Giáo viên hướng dẫn :

Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp em trình bày về: “tìm hiểu thiết kế và xây dựng mạng Lan trong cơ quan xí nghiệp”

Đồ án được bố cục làm 2 phần:

Phần 1: Tổng quan về mạng.

Chương 1 – Tổng quan về mạng máy tính , trong chương này trình bày

các kiến thức cơ bản về mạng, phân loại mạng máy tính theo phạm vi địa lý(LAN, WAN, GAN, MAN), theo TOPO và theo từng chức năng

Chương 2 – Mô hình tham chiếu hệ thống mở OSI và bộ quản thúc mô hình TCP/IP, trong chương này trình bày các kiến thức cơ bản về mạng chạy

trên bộ giao thức TCP/IP, mô hình OSI

Chương 3 – Mạng Lan và thiết kế mạng Lan , trong chương này trình

bày các kiến thức cơ bản về LAN, các phương pháp điều khiển truy cập trongLAN, các công nghệ và các chuẩn cáp, các phương pháp đi cáp

Phần 2: Thiết kế mạng LAN.

1 Yêu cầu thiết kế

2 Phân tích thiết kế hệ thống

3 Cài đặt cấu hình hệ thống

Mục đích nghiên cứu Đồ án “tìm hiểu thiết kế và xây dựng mạng LAN cho

cơ quan xí nghiệp” em có thể thiết kế và xây dựng các mạng LAN, WAN, vàcác mạng khác phục vụ theo yêu cầu của thực tế Do thời gian và kiến thức cóhạn nên bài viết còn nhiều hạn chế, rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy

DNS Domain Name System

FTP File Transfer Protocol

HTTP Hypertext Transfer Protocol

ICMP Internet Control Message Protocol

IGMP Internet Group Messages Protocol

ISO International Standard Oranization

MAN Metropolitan Area Network

NIC Network Information Center

NLSP Netware Link Servise Protocol

OS - IS Open System Interconnection Intermediate System To

Intermediate SystemOSI Open Systems Interconnect

OSPF Open Shortest Path First

RIP Routing Information Protocol

SMTP Simple Mail Transfer Protocol

STP Shield Twisted Pair

TCP Transmission Control Protocol

TCP/IP Transmission Control Protocol/ Internet Protocol

UDP User Datagram Protocol

UTP Unshield Twisted Pair

Chương 1: Tổng quan mạng máy tính 6

1.1.Khái niệm mạng máy tính 61.2.Phân loại mạng máy tính 6

1.2.1 Phân loại theo phạm vi địa lý 6

1.2.2 Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch 8

1.2.2.1 Mạng chuyển mạch kênh 8

1.2.2.2 Mạng chuyển mạch bản tin 8

1.2.2.3 Mạng chuyển mạch gói 9

1.2.3 Phân loại theo TOPO 9

1.2.3.1.Mạng hình sao 9

1.2.3.2.Mạng dạng vòng 10

1.2.3.3.Mạng dạng tuyến(Bus topolory)11

1.2.3.4 Mạng kết hợp .11

1.2.4.Phân loại theo chức năng 12

1.2.4.1.Mạng theo mô hình Client- Server 12

1.2.4.2.Mạng ngang hàng 12

Chương 2: Mô hình tham chiếu hệ thống mở OSI và bộ giao thức TCP/IP 12

2.1 Mô hình OSI 12

2.1.1 Mục đích, ý nghĩa của OSI……… 13

2.1.2 Các giao thức trong OSI 15

2.1.3 Chức năng chủ yếu của các tầng của mô hình OSI 15

2.2 Bộ giao thức TCP/IP 18

2.2.1 Tổng quan về TCP/IP 18

2.2.2 So sánh OSI và TCP/IP 21

2.2.3 Các giao thức cơ bản trong bộ giao thức TCP/IP 22

2.2.3.1 Giao thức hiệu năng IP 22

2.2.3.2 Giao thức hiệu năng UDP 24

2.2.3.3 Giao thức hiệu năngTC 25

Chương 3: Mạng LAN và thiết kế mạng LAN 26

3.1 Các thiết bị LAN cơ bản 26

3.1.1 Các thiết bị chính của LAN 26

3.1.1.1 Card mạng- NIC 26

3.1.1.2 Repeater- Bộ lặp 27

3.1.1.3 Hub 27

3.1.1.4 Liên mạng 28

3.1.1.5 Cầu nối (bridge) 28

3.1.1.6 Bộ dẫn đường (router) 32

3.1.1.7 Bộ chuyển mạch(switch) 34

3.1.2 Hệ thống cáp dùng cho LAN 35

3.1.2.1 Cáp xoắn 35

3.1.2.2 Cáp đồng trục 35

3.1.2.3 Cáp sợi quang 36

3.2 Thiết kế mạng LAN 37

3.2.1 Mô hình phân cấp 37

3.2.2 Mô hình an ninh an toàn 38

3.2.3 Các bước thiết kế 42

3.2.3.1 Phân tích yêu cầu sử dụng 42

3.2.3.2 Lựa chọn các thiết bị phần cứng 42

3.2.3.3 Các phần mềm mạng 43

3.2.3.4 Công cụ quản lý quản trị 43

3.2.4 Xây dựng mạng LAN quy mô một toà nhà 43

3.2.4.1 Các thiết bị cần thiết 44

3.2.4.2 Phân tích yêu cầu 44

3.2.4.3 Thiết kế hệ thống 45

phần 2: thiết kế mạng 47

1.yêu cầu thiết kế 47

2Phân tích thiết kế hệ thống 47

2.1 Hệ thống chuyển mạch 50

2.2 Hệ thống cáp 50

3.cài đặt cấu hinh hệ thống 50

3.1 cài đặt dịch vụ cho server 50

3.2 thiết lập cấu hình TC/IP 50

3.3 thực hiện kiểm tra cỏc hoạt động của mang 54

3.3.1 quá trì nh kiểm tra dựng mô hình OS 55

3.3.2 kiểm tra lớp mạng với lệnh ping 55

3.3.3 kiểm tra thông số cấu hình mạng 55

Kết luận 57

Hướng phát triển 58

Danh mục tài liệu tham khảo 59

Phụ lục 1:_1.1 Phương pháp bấm đấu RJ- 45 60 1 1.2 Phương pháp lắp đặt Outlet cho các nốt mạng 65

Phụ lục 2 Hướng dẫn cấu hình dịch vụ 65

Phụ lục 3: Hướng dẫn cấu hình chia sẻ kết nối 70

PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG

************************

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH.

Vào những năm 50 , những hệ thống máy tính đầu tiên ra đời sử dụng cácbóng đèn điện tử nên kích thức rất cồng kềnh tiêu tốn nhiều năng lượng Việcnhập dữ liệu máy tính được thực hiện thông qua các bìa đục lỗ và kết quảđược đưa ra máy in, điều này làm mất rất nhiều thời gian và bất tiện cho người

sử dụng

Đến những năm 60 cùng với sự phát triển của máy tính và nhu cầu traođổi dữ liệu với nhau, một số nhà sản xuất máy tính đã nghiên cứu chế tạothành công các thiết bị truy cập từ xa tới các máy tính của họ, và đây chình lànhững dạng sơ khai của hệ thống máy tính

Và cho đến những năm 70, hệ thống thiết bị đầu cuối 3270 của IBM ra đờicho phép mở rộng khả năng tính toán của Trung tâm máy tính đến các vùng

xa Vào năm 1977 công ty Datapoint Corporation đã tung ra thị trường mạngcủa mình cho phép liên kết các máy tính và các thiết bị đầu cuối bằng dây cápmạng, và đó chính là hệ điều hành đầu tiên

1.1 Khái niệm về mạng máy tính :

Nói một cách cơ bản, mạng máy tính là hai hay nhiều máy tính đượckết nối với nhau theo một cách nào đó Khác với các trạm truyền hình gửithông tin đi, các mạng máy tính luôn hai chiều, sao cho khi máy tính A gửithông tin tới máy tính B thì B có thể trả lời lại A

Nói một cách khác, một số máy tính được kết nối với nhau và có thểtrao đổi thông tin cho nhau gọi là mạng máy tính

Mạng máy tính ra đời xuất phát từ nhu cầu muốn chia sẻ và dùng chung

dữ liệu Không có hệ thống mạng thì dữ liệu trên các máy tính độc lập muốnchia sẻ vời nhau phải thông qua việc in ấn hay sao chép trên đĩa mền, CDRom…điều này gây nhiều bất tiện cho người dùng

Từ các máy tính riêng rẽ, độc lập với nhau, nếu ta kết nối chúng lại thànhmạng máy tính thì chúng có thêm những ưu điễm sau:

- Nhiều người có thể dùng chung một phần mềm tiện ích

- Một nhóm người cùng thực hiện một đề án nếu nối mạng họ sẽ dùngchung dữ liệu của đề án, dùng chung tệp tin chính (master file ) của đề

án, họ trao đổi thông tin với nhau dễ dàng

- Dữ liệu được quản lý tập trung nên an toàn hơn , trao đổi giữa nhữngngười sử dụng thuận lợi hơn, nhanh chóng hơn

Hình 1-1: Mô hình mạng căn bản.

- Có thể dùng chung các thiết bị ngoại vi hiếm, đắt tiền (máy in, máyvẽ…).

- Người sử dụng trao đổi với nhau thư tín dễ dàng (Email ) và có thể sửdụng mạng như là một công cụ để phổ biến tin tức, thông báo về mộtchính sách mới, về nội dung buổi họp, về các thông tin kinh tế khácnhư giá cả thị trường, tin rao vặt (muốn bán hoặc muốn mua một cái gì

đó ), hoặc sắp xếp thời khoá biểu của mình chen lẫn với thời khoá biểucủa các người khác …

- Một số người sử dụng không cần phải trang bị máy tính đắt tiền (chiphí thấp mà các chức năng lại mạnh )

- Mạng máy tính cho phép người lập trình ở một trung tâm máy tính này

có thể sử dụng các chương trình tiện ích của các trung tâm máy tính khác cong rỗi, sẽ làm tăng hiệu quả kinh tế của hệ thống

- Rất an toàn cho dữ liệu và phần mềm vì phần mềm mạng sẽ khoá cáctệp (files ) khi có những người không đủ quyền truy xuất các tệp tin vàthư mục đó

1.2 Phân loại mạng máy tính :

1.2.1 Phân loại theo phạm vi địa lý:

Mạng máy tính có thể phân bổ trên một vùng lãnh thổ nhất định và có thểphân bổ trong phạm vi một quốc gia hay quốc tế

Dựa vào phạm vi phân bổ của mạng người ta có thể phân ra các loại mạngnhư sau:

 Mạng cục bộ LAN ( Local Area Network ) : là mạng được lắp đặttrong phạm vi hẹp, khoảng cách giữa các nút mạng nhỏ hơn 10

Km Kết nối được thực hiện thông qua các môi trường truyền thôngtốc độ cao ví dụ cáp đồng trục thay cáp quang LAN thường được

sử dụng trong nội bộ cơ quan, xí nghiệp… Các LAN có thể đượckết nối với nhau thành WAN

 Mạng đô thị MAN ( Metropolitan Area Network) : Là mạng đượccài đặt trong phạm vi một đô thị hoặc một trung tâm kinh tế - xãhội có bán kính khoảng 100 Km trở lại.Các kết nối này được thựchiện thông qua các môi trường truyền thông tốc độ cao (50- 100Mbit/s )

 Mạng diện rộng WAN ( Wide Area Network ) : Phạm vi của mạng

có thể vượt qua biên giới quốc gia và thậm chí cả châu lục.Thôngthường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông CácWAN có thể được kết nối với nhau thành GAN hay tự nó đã làGAN

 Mạng toàn cầu GAN (Global Area Network ) : Là mạng được thiếtlập trên phạm vi trải rộng khắp các châu lục trên trái đất.Thôngthường kết nối thông qua mạng viễn thông và vệ tinh.

Trong các khái niệm trên, WAN và LAN là hai khái niệm được sử dụng nhiềunhất

1.2.2 Phân biệt theo phương pháp chuyển mạch ( truyền dữ liệu ) 1.2.2.1 Mạng chuyển mạch kênh ( circuit - switched network )

Trong trong trường hợp này khi có hai trạm cần trao đổi thông tin vớinhau thì giữa chúng sẽ được thiết lập một kênh (circuit) cố định và duy trì chođến khi một trong hai bên ngắt liên lạc Các dữ liệu chỉ được truyền theo conđường cố định ( hình 1)

Mạng chuyển mạch kênh có tốc độ truyền cao và an toàn nhưng hiệu xuất

xử dụng đường truyền thấp vì có lúc kênh bị bỏ không do cả hai bên đều hếtthông tin cần truyền trong khi các trạm khác không được phép sử dụng kênhtruyền này và phải tiêu tốn thời gian thiết lập con đường (kênh) cố định giữa 2trạm

Mạng điện thoại là ví dụ điển hình của mạng chuyển mạch kênh

1.2.2.2 Mạng chuyển mạch bản tin ( Message switched network)

Thông tin cần truyền được cấu trúc theo một phân dạng đặc biệt gọi là bảntin Trên bản tin có ghi địa chỉ nơi nhận, các nút mạng căn cứ vào địa chỉ nơinhận để chuyển bản tin tới đích Tuỳ thuộc vào điều khiện về mạng, các thôngtin khác nhau có thể được gửi đi theo các con đường khác nhau

Ưu điểm :

 Hiệu xuất sử dụng đường truyền cao vì không bị chiếm dụng độc quyền

mà được phân chia giữa các trạm

 Mỗi nút mạng (hay nút chuyển mạch bản tin) có thể lưu dữ thông báocho đến khi kênh truyền rỗi mới gửi thông báo đi, do đó giảm được tình trạngtắc nghẽn mạng

Có điều khiển việc truyền tin bằng cách sắp xếp độ ưu tiên cho các thông báo

A

S3

S4S2

 Có thể tăng hiệu xuất sử dụng giải thông của mạng bằng cách gán địachỉ quảng bá để gửi thông báo đồng thời đến nhiều đích.

Nhược điểm :

Phương pháp chuyển mạch bản tin là không hạn chế kích thước của cácthông báo, làm cho phí tổn lưu trữ tạm thời cao và ảnh hưởng đến thời gianđáp ứng và chất lượng truyền đi Mạng chuyển mạch bản tin thích hợp với cácdịch vụ thông tin kiểu thư điện tử hơn là với các áp dụng có tính thời gianthực vì tồn tại độ trễ nhất định do lưu trữ và xử lý thông tin điều khiển tại mỗinút

1.2.2.3 Mạng chuyển mạch gói

Phương pháp này mỗi thông báo được chia thành nhiều phần nhỏ hơn gọi

là các gói tin (pachet) có khuôn dạng quy định trước Mối gói tin cũng chứacác thông tin điều khiển, trong đó có địa chỉ nguồn (người gửi) và đích ( ngườinhận) của gói tin Các gói tin về một thông báo nào đó có thể được gửi đi quamạng để đến đích bằng nhiều con đường khác nhau Căn cứ vào số thứ tự cácgói tin được tái tạo thành thông tin ban đầu

Phương pháp chuyển mach bản tin và phương pháp chuyển mạch gói làgần giống nhau Điểm khác biệt là các gói tin được giới hạn kích thước tối đasao cho các nút mạng có thể xử lý toàn bộ thông tin trong bộ nhớ mà khôngcần phải lưu trữ tạm thời trên đĩa Nên mạng chuyển mạch gói truyền các góitin qua mạng nhanh hơn và hiệu quả hơn so với chuyển mạch bản tin

1.2.3 Phân loại máy tính theo TOPO:

Topology của mạng là cấu trúc hình học không gian mà thực chất là cách

bố trí phần tử của mạng cũng như cách nối giữa chúng với nhau Thôngthường mạng có ba dạng cấu trúc là: Mạng dạng hình sao (Star topology ),mạng dạng vòng (Ring Topology ) và mạng dạng tuyến (Linear Bus Topology) Ngoài ba dạng cấu hình kể trên còn có một số dạng khác biến tướng từ badạng này như mạng dạng cây, mạng dạng hình sao - vòng, mạng hình hỗnhợp,…

1.2.3.1 Mạng hình sao (Star topology)

Mạng sao bao gồm một bộ kết nối trung tâm và các nút Các nút này làcác trạm đầu cuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng Bộ kết nốitrung tâm của mạng điều phối mọi hoạt động trong mạng ( hình 2)

Mạng dạng sao cho phép nối các máy tính vào một bộ tập trung bằng cáp,giải pháp này cho phép nối trực tiếp máy tính với bộ tập trung không cầnthông qua trục bus, nên tránh được các yếu tố gây ngưng trệ mạng.

Mô hình kết nối dạng sao này đã trở lên hết sức phổ biến Với việc sửdụng các bộ tập trung hoặc chuyển mạch, cấu trúc sao có thể được mở rộngbằng cách tổ chức nhiều mức phân cấp, do đó dễ dàng trong việc quản lý vàvận hành

Ưu điểm :

 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 giải thuật toán ổn định

 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 đếntrung tâm

 Độ dài đường truyền nối một trạm với thiết bị trung tâm bị hạn chế(trong vòng 100m với công nghệ hiện tai)

1.2.3.2 Mạng dạng vòng (Ring topology)

Mạng dạng này bố trí theo dạng xoay vòng, đường dây cáp được thiết kếlàm thành một vòng tròn khép kín, tín hiệu chạy quanh theo một vòng nào đó.Các nút truyền tín hiệu cho nhau mỗi thời điểm chỉ được một nút mà thôi Dữliệu truyền đi phải có kèm theo địa chỉ cụ thể của mỗi trạm tiếp nhận

Ưu điểm:

 Mạng dạng vòng có thuận lợi có thể mở rộng ra xa, tổng đườn dây cầnthiết 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

11

1.2.3.3 Mạng dạng tuyến (Bus topology)

Thực hiện theo cách bố trí ngang hàng, các máy tính và các thiết bị khác.Các nút đều được nối về với nhau trên một trục đường dây cáp chính đểchuyển tải tín hiệu Tất cả các nút đều sử dụng chung đường dây cáp chínhnày

Ở hai đầu dây cáp được bịt bởi một thiết bị gọi là terminator Các tín hiệu

và dữ liệu khi truyền đi đều mang theo địa chỉ nơi đến

Ưu điểm :

 Loại cấu trúc mạng này dùng dây cáp ít nhất

 Lắp đặt đơn giản và giá thành rẻ

Nhược điểm :

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

 Khi có sự cố hỏng hóc ở đoạn nào đó thì rất khó phát hiện, lỗi trênđường dây cũng làm cho toàn bộ hệ thống ngừng hoạt động Cấu trúcnày ngày nay ít được sử dụng

1.2.3.4 Mạng dạng kết hợp

Là mạng kết hợp dạng sao và tuyến ( star/bus topology) : Cấu hình mạngdạng này có bộ phận tách tín hiệu (spitter) giữ vai trò thiết bị trung tâm, hệthống dây cáp mạng có thể chọn hoặc Ring Topology hoặc Linear BusTopology Ưu điểm của cấu hình này là mạng có thể gồm nhiều nhóm làmviệc ở cách xa nhau, ARCNET là mạng dạng kết hợp Star/Bus Topology Cấuhình dạng này đưa lại sự uyển chuyển trong việc bố trí đường dây tương thích

dễ dàng đối với bất kỳ toà nhà nào

terminator

Hình1-5 Cấu trúc mạng hình tuyến

Kết hợp cấu hình sao và vòng (Star/Ring Topology) Cấu hình dạng kếthợp Star/Ring Topology, có một thẻ bài liên lạc được chuyển vòng quanh mộtcái bộ tập trung.

1.2.4 Phân loại theo chức năng:

1.2.4.1 Mạng theo mô hình Client- Server:

Một hay một số máy tính được thiết lập để cung cấp các dịch vụ nhưfile server, mail server, web server, printer server….Các máy tính được thiếtlập 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

Ưu điểm: do các dữ liệu được lưu trữ tập trung nên dễ bảo mật, backup

và đồng bộ với nhau Tài nguyên và dịch vụ được tập trung nên dễ chia sẻ vàquản lý, có thể phục vụ cho nhiều người dùng

Nhược điểm: các server chuyên dụng rất đắt tiền, phải có nhà quản trịcho hệ thống

1.2.4.2.Mạng ngang hàng (Peer- to- Peer):

Các máy tính trong mạng có thể hoạt động vừa như một Client vừa nhưmột Server

CHƯƠNG 2

MÔ HÌNH THAM CHIẾU HỆ THỐNG MỞ OSI VÀ BỘ GIAO THỨC

TCP/IP 2.1.Mô hình OSI (Open Systems Interconnect):

Ở thời kỳ đầu của công nghệ nối mạng, việc gửi và nhận dữ liệu ngangqua mạng thường gây nhầm lẫn do các công ty lớn như IBM, HoneyWell vàDigital Equipment Corporation tự đề ra tiêu chuẩn riêng cho hoạt động kết nốimáy tính

Năm 1984 tổ chức tiêu chuẩn hoá Quốc tế – ISO(International StandardOranization) chính thức đưa ra mô hình OSI(Open Systems Interconnect) làtập hợp các đặc điểm kỹ thuật mô tả kiến trúc mạng dành cho việc kết nối cácthiết bị không cùng chủng loại

Mô hình OSI được chia thành 7 tầng, mỗi tầng bao gồm các hoạt độngthiết bị và giao thức mạng khác nhau

13

ApplicationPresentationSessionTransportNetworkData LinkPhysical

ApplicationPresentationSessionTransportNetworkData LinkPhysical

2.1.1.Mục đích và ý nghĩa của mô hình OSI:

Mô hình OSI (Open System Interconnection ): là mô hình tương kếtnhững hệ thống mở, là mô hình được tổ chức ISO được đề xuất năm 1977 vàcông bố năm 1984 Để các máy tính và các thiết bịi mạng có thể truyền thôngvới nhau phải có những quy tắc giao tiếp được các bên chấp nhận Mô hìnhOSI là mộ khuôn mẫu giúp chúng ta hiểu được các chức năng mạng diễn ra tạimỗi lớp

Trong mô hình OSI có bảy lớp, mỗi lớp mô tả một phần chức năng độclập Sự tách rời của mô hình nay mang lại lợi ích sau:

- Chia hoạt động thông tin mạng thành những phần nhỏ hơn, đơngiản hơn giúp chúng ta dễ khảo sát và tìm hiểu hơn

-Chuẩn hoá các thành phần mạng để cho phép phát triển mạng từ nhiềunhà cung cấp sản phẩm

-Ngăn chặn được tình trạng sự thay đổi của một lớp làm ảnh hưởng đếncác lớp khác, như vậy giúp mỗi lớp có thể phát triển độc lập và nhanh chónghơn,

-Mô hình tham chiếu OSI định nghĩa các quy tắc cho các nội dung sau: Cách thức các thiết bị giao tiếp và chuyền thông được với nhau

 Các phương pháp để các thiết bị trên mạng khi nào thì đựơc truyền

dữ liệu, khi nào thì không được

 Các phương pháp để đảm bảo truyền đúng bên nhận

 Cách thức vận tải, truyền, sắp xếp và kết nối với nhau

 Cách thức đảm bảo các thiết bị mạng duy trì tốc độ truyền dữ liệuthích hợp

 Cách biểu diễn một bit thiết bị truyền dẫn

- Mô hình tham chiếu OSI được chia thành 7 lớp với các chứcnăng sau:

 Application Layer ( lớp ứng dụng ): giao diện giữa ứng dụng vàmạng

 Presentation Layer (lớp trình bày ): thoả thuận khuôn dạng trao đổidưc liệu.

 Session Layer (lớp phiên ): cho phép người dùng thiết lập các kếtnối

 Transport Layer (lớp vận chuyển ): đảm bảo truyền thông giữa hai

2.1.2.Các giao thức trong mô hình OSI:

Trong mô hình OSI có hai loại giao thức chính được áp dụng : Giaothức liên kết ( Connection- Oriented )và giao thức không liên kết (ConnectionLess)

- Giao thức liên kết: Trước khi truyền dữ liệu hai tầng đồng mứccần thiết lập một liên kêt logic và các gói tin được trao đổi thôngqua liên kêt này, việc có liên kêt logic sẽ nâng cao sự an toàntrong truyền dữ liệu

- Giao thức không liên kêt : Trước khi truyền dữ liệu không thiếtlập liên kêt logic mà mỗi gói tin được truyền độc lập với các góitin trước hoặc sau nó

Như vậy với giao thức có liên kêt , quá trình truyền thông phải gồm bagiai đoạn phân biệt:

- Thiết lập liên kêt (logic): Hai thực thể đồng mức ở hai hệ thốngthương lượng với nhau về tập các tham số sẽ sử dụng trong giaiđoạn sau(truyền dữ liệu)

- Truyền dữ liệu: dữ liệu được truyền với các cơ chế kiểm soát vàquản lý kèm theo ( như kiểm soat lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu,cắt/ hợp dữ liệu …) Để tăng cường độ tin cậy và hiệu quả củaviệc truyền dữ liệu

- Huỷ bỏ liên kêt (logic): giải phóng tài nguyên hệ thống đã đượccấp phát cho liên kêt để dùng cho liên kêt khác

Đối với giao thức không liên kêt thì chỉ duy nhất một giai đoạn truyền dữliệu mà thôi

Gói tin của giao thức: Gói tin (Packet ) được hiểu như là một đơn vịthông tin dùng trong việc liên lạc, chuyển giao dữ liệu trong mạng máytính Những thông điệp (message) trao đổi giữa các máy tính trong mạng,được tạo thành các gói tin ở các gói nguồn Và những gói tin này khi đích sẽ

được kết hợp lại thành các thông điệp ban đầu Mỗi gói tin có thể chứa đựngcác yêu cầu phục vụ, các thông tin điều khiển và dữ liệu.

Trên quan điểm mô hình mạng phân tầng , mỗi tầng chỉ thực hiện mộtchức năng là nhận dữ liệu từ tầng bên trên để chuyển giao xuống cho tầng bêndưới và ngược lại Chức năng này thực chất là gắn thêm và gỡ bỏ phần đầu(header) đối với các gói tin trước khi chuyển nó đi Nói cách khác, từng gói tinbao gồm phần đầu(header) và phần dữ liệu Khi đi đến một tầng mới gói tin sẽđược đóng thêm một phần đầu đề khác và được xem như là gói tin của tầngmới, công việc trên tiếp diễn cho tới khi gói tin được truyền lên đường dâymạng để đến bên nhận

Tại bên nhận các gói tin được gỡ bỏ phần đầu trên từng tầng tương ứng

và đây cũng là nguyên lý của bất cứ mô hình phân tầng nào

2.1.3 Các chức năng chủ yếu của các tầng trong mô hình OSI:

 Tầng ứng dụng (Application Layer):

Là tầng cao nhất của mô hình OSI, nó xác định giao diện giữa các chươngtrình ứng dụng của người dùng và mạng Giải quyết các kỹ thuật mà cácchương trình ứng dụng dùng để giao tiếp với mạng Tầng ứng dụng xử lý truycập mạng chung, kiểm soát luồng và phục hồi lỗi Tầng này không cung cấpdịch vụ cho tầng nào mà nó cung cấp dịch vụ cho các ứng dụng như: truyềnfile, gửi nhận mail, Telnet, HTTP, FTP,SMTP…

 Tầng trình bầy (Presentation Layer):

Lớp này chịu trách nhiệm thương lượng và xác lập dạng thức dữ liệu đượctrao đổi nó đảm bảo thông tin mà lớp ứng dụng của hệ thống đầu cuối gửi đi,lớp ứng dụng của một hệ thống khác có thể đọc được Lớp trình bày thông

ata Data Data Data Data Data

hdr hdr hdr hdr hdr hdr hdr hdr

hdr

hdr hdr hdr

hdr hdr hdr

trl

Data Data Data Data Data Data

hdr hdr hdr hdr hdr hdr hdr hdr hdr

hdr hdr hdr

hdr hdr hdr

Hdr: phần đầu gói tin.

Trl: phần kiểm lỗi (tầng liên kết dữ liệu ) Data: phần dữ liệu của gói tin

Hình 2-2:Phương thức xác lập gói tin trong mô hình OSI

dịch giữa nhiều dạng dữ liệu khác nhau thông qua một dạng chung, đồng thời

nó cũng nén và giải nén dữ liệu Thứ tự byte, bit bên gửi và bên nhận quy ướcquy tắc gửi nhận một chuỗi byte và bit từ trái qua phải hay từ phải qua trái nếuhai bên không thống nhất thì sẽ có sự chuyển đổi thứ tự các byte, bit vào trướchoặc sau khi truyền Lớp trình bày cũng quản lý các cấp độ nén dữ liệu làmgiảm số bít cần truyền

Trong giao tiếp giữa các ứng dụng thông qua mạng với cùng một dữ liệu

có thể có nhiều cách biểu diễn khác nhau Thông thường dạng biểu diễn dùngbởi ứng dụng nguồn và dạng biểu diễn dùng bởi ứng dụng đích có thể khácnhau do các ứng dụng được chạy trên các hệ thống hoàn toàn khác nhau

 Tầng phiên(Session Layer)

Lớp này có tác dụng thiết lập quản lý và kết thúc các phiên thông tin giữahai thiết bị truyền nhận Nó đặt tên nhất quán cho mọi thành phần muốn đốithoại với nhau và lập ánh xạ giữa các tên với địa chỉ của chúng Lớp phiêncung cấp các dịch vụ cho lớp trình bày, cung cấp sự đồng bộ hoá giữa các tác

vụ người dùng bằng cách đặt những điểm kiểm tra vào luồng dữ liệu Bằngcách này nếu mạng không hoạt động thì chỉ có dữ liệu truyền sau điểm kiểmtra cuối cùng mới phải truyền lại Lớp này cũng thi hành kiểm soát hội thoạigiữa các quá trình giao tiếp, điều chỉnh bên nào truyền, khi nào, trong bao lâu.Trong trường hợp mạng là hai chiều luân phiên thì nảy sinh vấn đề haingười sử dụng luân phiên phải lấy lượt để truyền dữ liệu ở một thời điểm chỉ

có một người sử dụng đó quyền đặc biệt được gọi các dịch vụ nhất định củatầng phiên Việc phân bổ tầng này thông qua việc trao đổi thẻ bài

 Tầng vận chuyển(Transport Layer):

Tầng vận chuyển cung cấp các chức năng cần thiết giữa tầng mạng và cáctầng trên, nó phân đoạn dữ liệu từ hệ thống máy truyền và tái thiết dữ liệu vàomột luồng dữ liệu tại hệ thống máy nhận đảm bảo rằng việc bàn giao cácthông điệp giữa các thiết bị đáng tin cậy Tầng này thiết lập duy trì và kết thúccác mạch ảo đảm bảo cung cấp các dịch vụ sau:

- Xếp thứ tự các phân đoạn: Khi một thông điệp lớn được táchthành nhiều phân đoạn nhỏ để bàn giao , tầng vận chuyển sẽ sắpxếp thứ tự trước khi giáp nối các phân đoạn thành thông điệpban đầu

- Kiếm soát lỗi: Khi có phân đoạn bị thất bại , sai hoạc trùng lặp,tầng vận chuyển sẽ yêu cầu truyền lại

- Kiểm soát luồng : Tầng vận chuyển dùng các tín hiệu báo nhận

để xác nhận Bên gửi sẽ không truyền đi phân đoạn dữ liệu kếtiếp nếu bên nhận chưa gửi tín hiệu xác nhận rằng đã nhận đượcphân đoạn dữ liệu trước đó đầy đủ

Tầng vận chuyển là tầng cuối cùng chịu trách nhiệm về mức độ an toàntrong dữ liệu nên giao thức tầng vận chuyển phụ thuộc rất nhiều vào bản chấtcủa tầng mạng.

 Tầng mạng (Network Layer):

Chịu trách nhiệm lập địa chỉ các thông điệp, diễn dịch địa chỉ và tên logicthành địa chỉ vật lý đồng thời nó cũng chịu trách nhiệm gửi packet từ mạngnguồn đến mạng đích Tầng này quyết định hướng đi từ máy nguồn đến máyđích… Nó cũng quản lý lưu lượng trên mạng chẳng hạn như chuyển đổi gói,định tuyến va kiểm soát tắc nghẽn dữ liệu Nếu bộ thích ứng mạng trên bộđịnh tuyến (router) không thể truyền đủ dữ liệu mà máy tính nguồn gửi đi,tầng mạng trên bộ định tuyến sẽ chia sẻ dữ liệu thành những đơn vị nhỏ hơn.Tầng mạng quan trọng nhất khi liên kết hai loại mạng khác nhau như mạngEthernet với mạng Token Ring khi đó phải dùng một bộ tìm đường (quy địnhbởi tầng mạng) để chuyển các gói tin từ máy này sang máy khác và ngược lại.Đối với một mạng chuyển mạch gói (packet- switched network) gồm cáctập hợp các nút chuyển mạch gói nối với nhau bởi các liên kết dữ liệu.Các gói

dữ liệu được truyền từ một hệ thống mở tới một hệ thống mở khác trên mạngphải được chuyển qua một chuỗi các nút Mỗi nút nhận gói dữ liệu từ mộtđường vào (incoming link) rồi chuyển tiếp nó tới một đường ra (outgoing link)hướng đến đích của dữ liệu Như vậy ở mỗi nút trung gian nó phải thực hiệncác chức năng chọn đường và chuyển tiếp

Người ta có hai phương thức đáp ứng cho việc chọn đường là phương thức

xử lý tập trung và xử lý tại chỗ:

- Phương thức chọn đường xử lý tập trung được đặc trưng bởi sựtồn tại của một (hoặc vài trung tâm điều khiển mạng, chúng thựchiện việc lập ra các bảng đường đi tại từng thời điểm cho các nút

và sau đó gửi các bảng chọn đường tới từng nút dọc theo conđường đã được chọn đó Thông tin tổng thể của mạng cần dùngcho việc chọn đường chỉ cần cập nhập và được cắt giữ tại trungtâm điều khiển mạng

- Phương thức chọn đường xử lý tại chỗ được đặc trưng bởi việcchọn đường được thực hiện tại mỗi nút của mạng Trong từngthời điểm , mỗi nút phải duy trì các thông tin của mạng và tự xâydựng bảng chọn đường cho mình Như vậy các thông tin tổngthể của mạng cần dùng cho việc chọn đường cần cập nhập vàđược cất giữ tại mỗi nút

 Tầng liên kết dữ liệu (Data Link):

Là tầng mà ở đó ý nghĩa được gán cho các bit được truyền trên mạng Tầngliên kết dữ liệu phải quy định được các dạng thức, kích thước , địa chỉ máy gửi

và nhận của mỗi gói tin được gửi đi Nó phải xác định được cơ chế truy cập

thông tin trên mạng và phương tiện gửi mỗi gói tin sao cho nó được đưa đếncho người nhận đã định.

Tầng liên kết dữ liệu có hai phương thức liên kết dựa trên cách kết nối cácmáy tính , đó là phương thức “điểm- điểm” và phương thức “điểm- nhiềuđiểm” Với phương thức “điểm - điểm” các đường truyền riêng biệt được thiếtlập để nối các cặp máy tính lại với nhau Phương thức “điểm- nhiều điểm” tất

cả các máy phân chia chung một đường truyền vật lý

Tầng liên kết dữ liệu cũng cung cấp cách phát hiện và sửa lỗi cơ bản đểđảm bảo cho dữ liệu nhận được giống hoàn toàn với dữ liệu gửi đi Nếu mộtgói tin có lỗi không sửa được, tầng liên kết dữ liệu phải chỉ ra được cách thôngbáo cho nơi gửi biết gói tin đó có lỗi để nó gửi lại

Các giao thức tầng liên kết dữ liệu chia làm hai loại chính là các giao thứchướng ký tự và các giao thức hướng bit Các giao thức hướng ký tự được xâydựng dựa trên các ký tự đặc biệt của một bộ mã nào đó ( như ASCII hayEBCDIC), trong khi đó các giao thức hướng bit lại dùng các cấu trúc nhịphân( xâu bít ) để xây dựng các phần tử của giao thức (đơn vị dữ liệu , các thủtục), và khi nhận, dữ liệu sẽ được tiếp nhận lần lượt từng bit một

TCP/IP – Transmission Control Protocol/ Internet Protocol

2.2.1 Tổng quan về bộ giao thức TCP/IP:

TCP/IP là bộ giao thức cho phép kết nối các hệ thống mạng khôngđồng nhất với nhau Ngày nay,TCP/IP được sử dụng rộng rãi trong các mạngcục bộ cũng như trên mạng Internet toàn cầu

TCP/IP được xem là giản lược của mô hình tham chiếu OSI với bốn tầng nhưsau: -Tầng liên kết mạng (Network Access Layer)

- Tầng Internet (Internet Layer)

- Tầng giao vận (Host- to Host Transport Layer).

 Tầng Internet:

Tầng Internet (còn gọi là tầng mạng) xử lý quá trình gói tin trên mạng.Các giao thức của tầng này bao gồm : IP(Internet Protocol), ICMP(Internet Control Message Protocol), IGMP (Internet Group MessagesProtocol)

 Tầng giao vận:

Tầng giao vận phụ trách luồng dữ liệu giữa hai trạm thực hiện các ứngdụng của tầng mạng Tầng này có hai giao thức chính: TCP (TransmissionProtocol) và UDP (User Datagram Protocol)

TCP cung cấp một luồng dữ liệu tin cậy giữa hai trạm, nó sử dụng các cơchế như chia nhỏ các gói tin của tầng trên thành các gói tin có kích thước thíchhợp cho tầng mạng bên dưới, báo nhận gói tin, đặt hạn chế thời gian time- out

để đảm bảo bên nhận biết được các gói tin đã gửi đi Do tầng này đảm bảo tínhtin cậy, tầng trên sẽ không cần quan tâm đến nữa

UDP cung cấp một dịch vụ đơn giản hơn cho tầng ứng dụng Nó chỉ gửicác gói dữ liệu từ trạm này đến trạm kia mà không đảm bảo các gói tin đếnđược tới đích Các cơ chế đảm bảo độ tin cậy cần được thực hiện bởi tầng trên

 Tầng ứng dụng:

Tầng ứng dụng là tầng trên cùng của mô hình TCP/IP bao gồm các tiếntrình và các ứng dụng cung cấp cho người sử dụng để truy cập mạng Có rấtnhiều ứng dụng được cung cấp trong tầng này mà phổ biến là: Telnet: sử dụng

ApplicationsTransportInternetwork

Network Interface

AndHardware

ApplicationsTCP/UDP

ICMP

IP ARP/RARP

Network InterfaceAndHardware

Hình 2-3: Kiến trúc TCP/IP

trong việc truy cập mạng từ xa, FTP (File Transfer Protocol): dịch vụ truyềntệp, Email: dịch vụ thư tín điện tử, www (World Wide Web).

Cũng tương tự như mô hình OSI khi truyền dữ liệu quá trình tiến hành từ

tầng trên xuống tầng dưới, qua mỗi tầng dữ liệu được thêm vào một thông tinđiều khiển được gọi là phần header Khi nhận dữ liệu thì quá trình này xảy rangược lại, dữ liệu được truyền từ tầng dưới lên và qua mỗi tầng thì phầnheader tương ứng được lấy đi và khi đến tấng trên cùng thì dữ liệu không cònphần header nữa Hình vẽ 0-10 cho ta thấy lược đồ dữ liệu qua các tầng Trong hình vẽ này ta thấy tại các tầng khác nhau dữ liệu được mang nhữngthuật ngữ khác nhau:

- Trong tầng ứng dụng dữ liệu là các luồng được gọi là stream

- Trong tầng giao vận, đơn vị dữ liệu mà TCP gửi xuống tầngdưới gọi là TCP segment

- Trong tầng mạng, dữ liệu mà IP gửi tới tầng dưới được gọi là IPdatagram

- Trong tầng liên kết , dữ liệu được truyền đi gọi là frame

User Data

User Data

Application data

Appl Header

TCP header

Application data

TCP header

IP

header

Application data

TCP header

-2.2.2 So sánh TCP/IP với OSI:

TCP/IP với OSI: mỗi tầng trong TCP/IP có thể là một hay nhiều tầngcủa OSI.Bảng sau chỉ rõ mối tương quan giữa các tầng trong mô hình TCP/IPvới OSI:

Physical Layer va Data link Layer Data link Layer

Session Layer, Presentation Layer,

Application Layer

Application Layer

Sự khác nhau giữa TCP/IP với OSI chỉ là:

- Tầng ứng dụng trong mô hình TCP/IP bao gồm luôn cả 3tầngtrên của mô hình OSI

- Tầng giao vận trong mô hình TCP/IP không phải luôn đảm bảo

độ tin cậy của việc truyền tin như ở trong tầng giao vận của môhình OSI mà cho phép thêm một lựa chọn khác là UDP

2.2.3 Một số giao thức trong bộ giao thức TCP/IP :

2.2.3.1 Giao thức hiệu năng IP (Internet Protocol):

 Giới thiệu chung:

Giao thức liên mạng IP là một trong những giao thức quan trọng nhấtcủa bộ giao thức TCP/IP Mục đích của giao thức liên mạng IP là cung cấpkhả năng kết nối của mạng con thành liên mạng để truyền dữ liệu IP là giao

thức cung cấp dịch vụ phân phát datagram theo kiểu không liên kết và khôngtin cậy nghĩa là không cần có giai đoạn thiết lập liên kết trước khi truyền dữliệu , không đảm bảo rằng datagram sẽ tới đích và không duy trì thông tin nào

về những datagram đã gửi đi

Khuân dạng đơn vị dữ liệu dùng trong IP được thể hiện như hình vẽ:

Ý nghĩa các tham số trong IP header:

- Version (4 bit) : chỉ phiên bản hiện hành của IP được cài đặt

- IHL (4 bit): chỉ độ dài phần header tính theo đơn vị từ (word-32bit)

- Type of Service (8 bit): đặc tả tham số về yêu cầu dịch vụ

- Total length (16 bit): chỉ độ dài toàn bộ IP datagram tính theobyte

- Indentification (16 bit) : là trường định danh

-Flags (3 bit) : các cờ sử dụng trong khi phân đoạn các datagram

- Flagment Offset (13 bit): chỉ vị trí của đoạn phân mảnh trongdatagram tính theo đơn vị 64 bit

- TTL(Time to Live ) : thiết lập thời gian tồn tại của datagram

- Protocol (8 bit): chỉ giao thức tầng trên kế tiếp

- Header checksum (16 bit): kiểm soát lỗi cho vùng IP header

- Source address (32 bit) : địa chỉ IP trạm đích

- Option: Khai báo các tuỳ chọn do ngừơi gửi yêu cầu

 Kiến trúc địa chỉ IP (IPv4):

1 2 3 4 5 6

Destination Address

Time to live Protocol Header ChecksumIdentification Flags Fragment OffsetVersion IHL

Type ofService Total Length

Source Address

Hình 2-6: Khuân dạng dữ liệu trong OSI

Hình 2-8: Bảng các lớp địa chỉ Internet

 Địa chỉ mạng con:

Đối với các địa chỉ lớp A, B số trạm trong một mạng là quá lớn và trongthực tế thường không có một số lượng trạm lớn như vậy kết nối vào mộtmạng đơn lẻ địa chỉ mạng con cho phép chia một mạng lớn thành cácmạng con nhỏ hơn Ta có thể dùng một số bit đầu tiên của trường hostidtrong địa chỉ IP để đặt địa chỉ mạng con

Chẳng hạn đối với một địa chỉ thuộc lớp A, việc chia địa chỉ mạng con cóthể được thực hiện như sau:

 Mặt nạ địa chỉ mạng con:

Bên cạnh địa chỉ IP, một trạm cũng cần được biết việc định dạng địa chỉmạng con: bao nhiêu bit trong trường hostid được dùng cho phần địa chỉmạng con(subnetid) Thông tin này được chỉ ra trong mặt nạ địa chỉ mạngcon (subnet mask).Subnet mask cũng là một số 32 bit với các bit tương ứngvới phần netid và subnetid được đặt bằng 1 còn các bit còn lại được đặtbằng 0

2.2.3.2 Giao thức hiệu năng UDP(User Datagram Protocol):

UDP là giao thức không liên kết , cung cấp dịch vụ giao vận không tincậy được, sử dụng thay thế cho TCP trong tầng giao vận Khác với TCP, UDPkhông có chức năng thiết lập và giải phóng liên kết, không có cơ chế báo nhận(ACK), không sắp xếp tuần tự các đơn vị dữ liệu (datagram) đến và có thể dẫnđến tình trạng mất hoặc trùng dữ liệu mà không hề có thông báo cho ngườigửi Khuân dạng của UDP datagram được mô tả như sau:

25

Source Port Destination

Port Length Checksum

PortData begins here…

Subnet

Hình2-9 : Chia mạng con

UDP có chế độ gán và quản lý các số hiệu cổng (port number) để địnhdanh duy nhất cho nên UDP có xu thế hoạt động nhanh hơn so với TCP Nóthường dùng cho các ứng dụng không đòi hỏi độ tin cậy cao trong giao vận.

2.2.3.3 Giao thức TCP(Tranmission Control Protocol):

TCP và UDP là hai giao thức ở tầng giao vận và cùng sử dụng giaothức IP trong tầng mạng Nhưng không giống như UDP, TCP cung cấp dịch

vụ liên kết tin cậy và có liên kết

Có liên kết ở đây có nghĩa là hai ứng dụng sử dụng TCP phảithiết lập liên kết với nhau trước khi trao đổi dữ liệu Sự tin cậy trong dịch vụđược cung cấp bởi TCP được thể hiện như sau:

- Dữ liệu từ tầng ứng dụng gửi đến được TCP chia thành cácsegment có kích thước phù hợp nhất để truyền đi

- Khi TCP gửi 1 segment , nó duy trì một thời lượng để chờ phúcđáp từ trạm nhận Nếu trong khoảng thời gian đó phúc đápkhông gửi tới được trạm gửi thì segment đó được truyền lại

- Khi TCP trên trạm nhận dữ liệu từ trạm gửi tới trạm gửi 1 phúcđáp tuy nhiêm phúc đáp không được gửi lại ngay lập tức màthường trễ một khoảng thời gian

- TCP duy trì giá trị tổng kiểm tra (checksum) trong phần Headercủa dữ liệu để nhận ra bất kỳ sự thay đổi nào trong quá trìnhtruyền dẫn Nếu 1 segment bị lỗi thì TCP ở phía trạm nhận sẽloại bỏ và không phúc đáp lại để trạm gửi truyền lại segment bịlỗi đó

TCP cung cấp khả năng điều khiển luồng Mỗi của liên kết TCP cóvùng đệm (buffer) giới hạn do đó TCP tại trạm nhận chỉ cho phép trạm gửitruyền một lượng dữ liệu nhất định (nhỏ hơn khôn gian buffer còn lại) Điềunày tránh sảy ra trường hợp trạm có tốc độ cao chiếm toàn bộ vùng đệm củatrạm có tốc độ chậm hơn

Các mạng LAN trở nên thông dụng vì nó cho phép những người sửdụng dùng chung những tàI nguyên quan trọng như máy in màu, ổ đĩa CD-ROM, các phần mềm ứng dụng và những thông tin cần thiết khác Trước khiphát triển công nghệ LAN các máy tính là độc lập với nhau, bị hạn chế bởi sốlượng các chương trình tiện ích, sau khi nối mạng LAN rõ ràng hiệu quả củachúng tăng lên gấp bội.

3.1.1.Các thiết bị nối chính của LAN:

3.1.1.1.Card mạng – NIC(Network Interface Card)

Card mạng _ NIC là một thiết bị được cắm vào trong máy tính để cung cấpcổng kết nối vào mạng.Card mạng được coi là thiết bị hoạt động ở lớp 2của mô hình OSI Mỗi card mạng có chứa một địa chỉ duy nhất là địa chỉMAC- Media Access Control Card mạng điều khiển việc kết nối của máytính vào các phương tiện truyền dẫn trên mạng Card thực hiện các chứcnăng quan trọng:

- Điều khiển liên kết luận lý: liên lạc với các lớp trên trong máytính

- Danh định: cung cấp một danh định là địa chỉ của MAC

- Đóng Frame: định dạng, đóng gói các bit để truyền tải

- Điều khiển truy xuất môi trường: cung cấp truy xuất có tổ chức

để chia sẻ môi trường

- Báo hiệu: tạo các tín hiệu và giao tiếp với môi trường bằng cáchdùng các bộ thu phát tích hợp sẵn

Card mạng quyết định phần lớn các đặc tính của LAN như:

- Kiểu cáp

- Topo

- Phương pháp truy nhập mạng

- Tốc độ truyền thông tin

Thiết bị host không phải là một phần của bất cứ lớp nào của mô hình OSI,chúng hoạt động tại tất cả 7 lớp của mô hình OSI: kết nối vật lý với

card mạng với các lớp OSI khác được thực hiện bằng phần mềm bên tronghost.

3.1.1.2 Repeater Bộ lặp:

Repeater là một thiết bị hoạt động ở mức 1 của mô hình OSI khuyếch đại

và định thời lại tín hiệu Thiết bị này hoạt động ở mức 1 (Physical repeaterkhuyếch đại và gửi mọi tín hiệu mà nó nhận được từ một port ra tất cả cácport còn lại Mục đích của repeater là phục hồi lại các tín hiệu trên đườngtruyền mà không sửa đổi gì

3.1.1.3 Hub:

Là một trong những yếu tố quan trọng nhất của LAN, đây là điểm kết nốidây trung tâm của mạng, tất cả các trạm trên mạng LAN được kết nốithông qua hub Một hub thông thường có nhiều cổng nối với người sửdụng để gắn máy tính và các thiêt bị ngoại vi Mỗi cổng hỗ trợ một bộ kếtnối dây xoắn 10 BASET từ mỗi trạm của mạng Khi có tín hiệu Ethernetđược truyền tự một trạm tới hub, nó được lặp đI lặp lại trên khắp các cổngcủa hub Các hub thông minh có thể định dạng, kiểm tra, cho phép hoặckhông cho phép bởi người điều hành mạng từ trung tâm quản lý hub

Có ba loại hub:

- Hub đơn (stand alone hub ).

- Hub phân tầng (stackable hub, có tài liệu gọi là hub sắp xếp )

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

Stackable hub là một ý tưởng cho những cơ quan muốn đầu tư tối thiểu banđầu cho nhưng kế hoạch phát triển LAN sau này

Nếu phân loại theo khả năng ta có 2 loại:

- Hub bị động (Passive hub): Hub bị động không chứa những linhkiện điện tử và cũng không xử lý các tín hiệu dữ liệu, nó có chứcnưng duy nhất là tổ hợp các tín hiệu từ một số đoạn cáp mạng

- Hub chủ động (Active hub ): Hub chủ động có những linh kiện điện

tử có thể khuyếch đại và xư lý tín hiệu điện tư truyền giữa các thiết

bị của mạng Quá trình xử lý dữ liệu được gọi là táI sinh tín hiệu, nólàm cho tín hiệu trở nên tốt hơn, ít nhậy cảm và lỗi do vậy khoảngcách giữa các thiết bị có thể tăng lên Tuy nhiên những ưu điểm đócũng kéo theo giá thành của hub chủ động cao hơn nhiều so với hub

bị động

Về cơ bản, trong mạch Ethernet, hub hoạt động như một repeater có nhiềucổng

- Dây cáp đồng trục sợi tơ (thick coax ) thì gọi là 10 BASET5 (Tốc

độ 10 Mbps, tần số cơ sở, khoảng cáp tối đa 500m )

- Dây cáp đồng trục sợi nhỏ (thin coax ) gọi là 10 BASET2 (Tốc độ

10 Mbps, tần số cơ sở, khoảng cáp tối đa 200m )

- Dây cáp xoắn không vỏ bọc (twisted pair ) gọi là 10 BASET (Tốc

độ 10 Mbps, tần số cơ sở, sử dụng cáp sợi xoắn )

- Dây cáp quang (Fiber Optic Inter- Repeater Link ) gọi là FOIRL

3.1.1.4.Liên mạng (Iternetworking )

Việc kết nối các LAN riêng lẻ thành một liên mạng chung gọi làIternetworking Iternetworking sử dụng 3 công cụ chính: bridge, router vàswitch

3.1.1.5.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 giao thức khác nhau Cầu nối hoạtđộng 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 liệu trong mô hình OSI và xử lý chúng trước khi quyết định có truyền đihay không

Khi nhận được các gói tin Bridge chọn lọc và chỉ truyền đi những gói mà

nó thấy cần thiết Điều này làm cho Bridge trở nên có ích khi nối một vàimạng với nhau và cho phép nó hoạt động một cách mềm dẻo

Để thực hiện được điều này trong Bridge ở mỗi đầu kết nối có mộtbảng các địa chỉ các trạm được kết nối vào phía đó, khi hoạt động cầu nối xemxét mỗi gói tin nó nhận được bằng cách đọc địa chỉ của nơI gửi và nhận và dựatrên địa chỉ phía nhận được gói tin nó quyết định gửi gói tin hay không gửi và

bổ sung bảng địa chỉ.Khi đọc địa chỉ nơi gửi Bridge kiểm tra xem trong bảngđịa chỉ của phần mạng nhận được gói tin có địa chỉ đó hay không, nếu có thìBridge sẽ cho rằng đó là gói tin nội bộ thuộc phần mạng mà gói tin đến nênkhông gửi gói tin đó đi, nếu ngược lại thì Bridge mới huyển gói tin dó đi sangphía bên kia

Ỏ đây chúng ta thấy một trạm không cần thiết chuyển thông tin trêntoàn mạng mà chỉ trên phần mạng có trạm nhận mà thôi

30

ApplicationPresentationSessionTransportNetworkDatalinkPhysic

Bridge

A B C

D E F

Hình 3-3: Hoạt động của cầu nối.

Để đánh giá một Bridge người ta thường đưa ra khái niệm: lọc và vậnchuyển.

Hiện nay có hai loại Bridge đang được sử dụng là Bridge vận chuyển

và Bridge biên dịch Bridge vận chuyển dùng để nối hai mạng cục bộ cùng sửdụng một giao thức truyền thông của tầng liên kết dữ liệu, tuy nhiên mỗi mạng

có thể sử dụng loại dây nối khác nhau Bridge vận chuyển không có khả năngthay đổi cấu trúc các gói tin mà nó nhận được mà chỉ quan tâm tới việc xemxét 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 năng chuyển một gói tin thuộc mạng này sang gói tin thuộc mạngkia trước khi chuyển qua

Ví dụ: Bridge biên dịch nối một mạng Ethernet và một mạng Token

ring Khi đó cầu nối thực hiện nút token ring và một nút Enthernet trên mạngEthernet Cầu nối có thể chuyền một gói tin theo chuẩn đang sử dụng trênmạng Enthernet sang chuẩn đang sử dụng trên mạng Token ring

Tuy nhien chú ý ở đây cầu nối không thể chia một gói tin ra làm nhiềugói tin cho nên phait hạn chế kích thước tối đa các gói tin phù hợp với cả haimạng Ví dụ như kích thước tối đa của các gói tin trên mangh Ethernet là 1500bytes và trên mạng Token ring là 6000 bytes do vậy nếu một trạm trên mạngToken ring gửi một gói tin cho trạm mạng Ethernet với kích thước lớn hơn

1500 bytes thì khi qua cầu nối số lượng bytes dư sẽ bị chặt bỏ

31

Bridge

Token ring

Ethernet

Người ta sử dụng Bridge trong các trường hợp sau:

- Mở rộng mạng hiện nay khi đã đạt tới khoảng cách tối đa do Bridgesau khi xử lý gói tin đã phát lại gói tin trên phần mạng còn lại nêntín hiệu tốt hơn bộ tiếp sức

- Giảm bớt tắc nghẽn mạng khi có quá nhiều trạm bằng cách sử dụngBridge khi đó chúng ta chia mạng ra thành nhiều phần bằng cácBridge, các gói tin trong nội bộ từng phần mạng sẽ không được chophép 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 cóthể chỉ chuyển vận những gói tin của những địa chỉ xác định

Ví dụ: Cho phép gói tin của máy A, B qua Bridge 1, gói tin của máy C,

Một số Bridge được chế tạo thành một bộ riêng biệt, chỉ cần có dây vàbật Các Bridge khác chế tạo như card dùng cắm vào máy tính, khi đó trênmáy sẽ sử dụng phần mềm Bridge Việc kết hợp phần mềm với phần cứng chophép uyển chuyển hơn trong hoạt động của Bridge

Bridge là thiết bị liên kết mạng được dùng để giảm bớt các miền đụng độlớn, tăng băng thông cho một host nhờ chia mạng thành những segmentnhỏ hơn và giảm số lượng tải phải chuyển qua giữa các segment

Bridge tăng lẵng phí trên mạng 10-30% do mất thời gian đưa ra các quyếtđịnh

Bridge có khuynh hướng làm việc tôt nhất với những nôi tải thấp Khi tảigiữa các segment trở nên nặng nề, các bridge có thể trở nên thắt cổ chai vàtruyền thông sẽ chậm lại Với gói tin quảng bá thì bridge luôn luôn phảichuyển chúng và nếu có quá nhiều cuộc quảng bá diễn ra trên mạng sẽ gây

ra các time out, làm chậm tải và mạng hoạt động kém chất lượng

3.1.1.6.Bộ dẫn đường (router ): Router là một thiết bị hoạt động trên tầng

mạng, nó có thể tìm được đường đI tốt nhất cho các gói tin qua nhiều kết nối

để đI từ trạm gửi thuộc mạng đầu đến trạm nhậnthuộc mạng cuối Router cóthể được sử dụng trong việc nối nhiều mạng với nhau và cho phép các gói tin

có thể đI theo nhiều đường khác nhau đẻ tới đích

Khác với Bridge hoạt động trên tầng liên kết dữ liệu nên Bridge phải xử lýmọi gói tin trên đường truyền thì Router có địa chỉ riêng biệt và nó chỉ tiếpnhận và xử lý các gói tin gửi đến mà thôi Khi một trạm muốn gửi gói tin quaRouter thì nó phải gửi gói tin với địa chỉ trực tiếp của Router ( Trong gói tin

đó phải chứa các thông tin khác về đích đến ) và khi gói tin đến Router thìRouter mới xử lý và gửi tiếp

Khi xử lý các gói tin Router phải tìm được đường đi tốt nhất trong mạngdựa trên các thông tin no có về mạng, thông thường trên mỗi Router có mộtbảng 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(The protocol dependent Routers ) và Router không phụ thuộc giao thức (The

protocol independent Routers) dựa vào phương thức xử lý các gói tin khi quaRouter Router có thể phụ thuộc giao thức Chỉ thực hiện việc tìm đường vàtruyền gói tin từ mạng này sang mạng khác chứ không chuyển đổi phươngcách đóng gói của gói tin cho nên cả hai mạng phải dùng chung một giao thứctruyền thông.

Routers không phụ thuộc vào giao thức có thể liên kết các mạng dùng giaothức truyền thông khác nhau và có thể chuyển đổi gói tin của giao thức nàysang giao thức của gói tin kia Router cũng chấp nhận kích thước các gói tinkhác nhau (Router có thể chia nhỏ một gói tin lớn thành nhiều gói tin nhỏtrước truyền trên mạng )

Để ngăn chặn việc mất mát dữ liệu Router còn nhận biết được đường đinào có thể chuyển vận và ngưng 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 tinmuốn đi qua Router cần phải gửi trực tiếp đến nó nên giảm được sốlượng gói tin qua nó Và thường được sử dụng trong khi nối cácmạng thông qua cá đường day thuê bao đắt tiền do nó khôngtruyêng dữ liệu lên đường truyền

- Router có thể xác định được đường đi an toàn và tố nhất trong mạngnên độ an toàn của thông tin được đảm bảo hơn

Trong một mạng phức hợp khi các gói tin luân phiên chuyển cácđường có thể gây nên tình trạng tắc nghẽn của mạng thì các Router có thểđược cài đặt cá phương thức nhằm tránh được tắc nghẽn

Các phương thức hoạt động của Router : Đó là phương thức mà mộtRouter có thể nối với Router khác để qua đó chia sẻ thông tin về mạng hiện

có Các chương trình chạy trên Router luôn xây dựng bảng chỉ đường qua việctrao đổi các thông tin vơi các Router khác

ApplicationPresentationSessionTransportNetworkDatalinkPhysic

NetworkNetwork

Hình 3-7: Hoạt động của Router trong mô hình OSI

- Phương thức véctơ khoảng cách: mỗi Router luôn luôn truyền đithông tin về bảng chỉ đường của riêng mình trên mạng, thông qua

đó các Router khác sẽ cập nhật lên bảng chỉ đường của mình/

- Phương thức trạng thái tĩnh: Router chỉ truyền cá thông báo khi cóphát hiện có sự thay dổi trong mạng và chỉ khi đó các Router kháccập nhật lại bảng chỉ đường, thông tin truyền đi khi đó thường làthông tin về đường truyền

Một số giao thức hoạt động chính của Router

- RIP (Routing Information Protocol ) được phát triển bởi XeroxNetwork system và sử dụng SPX/ IPX và TCP/ IP RIP hoạt độngtheo phương thức véctơ khoảng cách

- NLSP (Netware Link Servise Protocol ) được phát triển bởi Novell,dùng để thay thế RIP hoạt động theo phương thức véctơ khoảngcách, mỗi Router được biết cấu trúc của mạng và việc truyền cácbảng chỉ đường giảm đi

- OSPF (Open Shortest Path First ) là một phần của TCP/ IP vớiphương thức trạng thái tĩnh, trong đó có xét tới ưu tiên, giá đườngtruyền, mật độ đường truyền thông…

- OS - IS (Open System Interconnection Intermediate System toIntermediate System ) là một phần của TCP/ IP với những phươngthức trạng thái tĩnh, trong đó có xét tới ưu tiên, giá đường truyền,mật độ truyền thông…

3.1.1.7.Bộ chuyển mạch (switch ): Chức năng chính cua switch là

cùng một lúc duy trì nhiều cầu nối giữa các thiết bị mạng bằng cách dựavào một loại đường truyền xương sống (backbone ) nội tại tốc độ cao.Switch có nhiều cổng, mỗi cổng có thể hỗ trợ toàn bộ Ethernet LAN hoặcToken Ring Bộ chuyển mạch kết nối một số LAN riêng biệt và cung cấpkhả năng lọc gói dữ liệu giữa chúng Các switch là loại thiết bị mạng mới,nhiều người cho rằng, nó sẽ trở nên phổ biến nhất vì nó là bước đầu tiêntrên con đường chuyển sang chế độ truyền không đông bộ ATM

35

3.1.2 Hệ thống cáp dùng cho LAN:

3.1.2.1.Cáp xoắn:

Đây là loại cáp gồm 2 đường dây bằng đồng được xoắn vào nhau làmgiảm nhiễu điện từ gây ra bởi môi trường xung quanh và giữa chúng với nhau

Hiện nay có 2 loại cáp xoắn là cáp có bọc kim loại (STP-Shield Twisted

Pair) và cáp không bọc kim loại (UTP-Unshield Twisted Pair).

Cáp có bọc kim loại (STP): Lớp bọc bên ngoài có tác dụng chống nhiễu

điện từ, có loại có một đôi dây xoắn vào nhau và có loại có nhiều đôi dây xoắnvào nhau

Cáp không bọc kim loại (UTP) : tính tương tự như STP nhưng kém hơn

về khả năng chống nhiễm từ và suy hao vì không có vỏ bọc

STP và UTP có 2 loại (Category-Cat) thường dùng:

 Loại 1 và 2 (Cat1 & Cat2) : thường ding cho truyền thoại và nhữngđường truyền tốc độ thấp (nhỏ hơn 4Mb/s)

 Loại 3 (Cat3) : Tốc độ truyền dữ liệu khoảng 16Mb/s, nó là chuẩn hầuhết cho các mạng điện thoại

 Loại 4 (Cat4) : Thích hợp cho đường truyền 20Mb/s

 Loại 5 (Cat5) : Thích hợp cho đường truyền 100Mb/s

 Loại 6 (Cat6) : Thích hợp cho đường truyền 300Mb/s

Đây là loại cáp rẻ , dễ lắp đặt tuy nhiên nó dễ bị ảnh hưởng của môitrường

3.1.2.2 Cáp đồng trục:

Cáp đồng trục có 2 đường dây dẫn và chúng có cùng 1 trục chung , 1 dâydẫn trung tâm (thường là dây đồng cứng) đường dây còn lại tạo thành đườngống bao xung quanh dây dẫn trung tâm ( dây dẫn này có thể là dây bện kimloại và vì nó có chức năng chống nhiễm từ nên còn gọi là lớp bọc kim) Giữa 2dây dẫn trên có 1 lớp cách ly, và bên ngoài cùng là lớp vỏ plastic để bảo vệcáp

Cáp đồng trục có độ suy hao ít hơn so với các loại cáp đồng khác ( nhưcáp xoắn đôi) do ít bị ảnh hưởng của môI trường Các mạng cục bộ sử dụngcáp đồng trục có thể có kích thước trong phạm vi vài ngàn mét, cáp đồng trụcđược sử dụng nhiều trong các mạng dạng đường thẳng

Hai loại cáp thường được sử dụng là cáp đồng trục mỏng và cáp đồng trụcdày Đường kính cáp đồng trục mỏng là 0,25 inch và dày là 0,5 inch Cả hai

loại cáp đều làm việc ở cùng tốc độ nhưng cáp đồng trục mỏng có độ hao suytín hiệu lớn hơn.

Hiện nay có cáp đồng trục sau :

 RG -58,50 ôm: dùng cho mạng Ethernet

 RG - 59,75 ôm: dùng cho truyền hình cáp

Các mạng cục bộ sử dụng cáp đồng trục có dải thông từ 2,5 - 10Mbps, cápđồng trục có độ suy hao ít hơn so với các loại cáp đồng khác vì nó có lớp vỏbọc bên ngoài, độ dài thông thường của một đoạn cáp nối trong mạng là 200m,thường sử dụng cho dạng Bus

3.1.2.3 Cáp sợi quang

Cáp sợi quang bao gồm một dây dẫn trung tâm (là một hoặc một bó sợithuỷ tinh có thể truyền dẫn tín hiệu quang) được bọc một lớp vỏ bọc có tácdụng phản xạ các tín hiệu trở lại để giảm sự mất mát tín hiệu Bên ngoài cùng

là lớp vở plastic để bảo vệ cáp Cáp sợi quang không truyền dẫn được các tinhiệu điện mà chỉ truyền các tín hiệu quang và khi nhận chúng sẽ lại chuyển đổitrở lại thành các tín hiệu điện Cáp quang có đường kính từ 8.3 - 100 micron,

do đường kính lõi thuỷ tinh có kích thước rất nhỏ nên rất khó khăn cho việcđấu nối, nó cần công nghệ đặc biết với kĩ thuật cao và chi phí cao

Dải thông của cáp quang có thể lên tới hàng Gbps và cho phép khoảngcách đi cáp khá xa do độ suy hao tín hiệu trên cáp rất thấp Ngoài ra vì cáp sợiquang không dùng tín hiệu điện từ để truyền dữ liệu nên nó hoàn toàn không

bị ảnh hưởng của nhiễu điện từ và tín hiệu truyền không bị phát hiện và thutrộn bằng các thiết bị điện tử của người khác

Nhược điểm của cáp quang là khó lắp đặt và giá thanh cao, nhưng nhìnchung cáp quang thích hợp cho mọi mạng hiện nay và sau này

Các loại cáp Cáp xoắn cặp Cáp đồng

trục mỏng

Cáp đồng trụcdầy

Cáp quang

Chi tiết Bằng đồng,

co 4 cặp dây(loại 3,4,5)

Bằng đồng, 2dây, đườngkính 5mm

Bằng đồng, 2dây, đườngkình 10mm

Thuỷ tinh 2sợi

Chống nhiễu Tốt Tốt Tốt Tốt

Bảo mật Trung bình Trung bình Trung bình Hoàn toàn

 Lớp phân tán(Distribution Layer): Là danh giới giữa lớp truy nhập vàlớp lõi của mạng Lớp phân tán đảm bảo chức năng như đảm bảo gửi

dữ liệu đến từng phân đoạn, đảm bảo an ninh an toàn, đoạn mạng theotừng nhóm công tác, chia miền Broadcast/multicast, định tuyến giữacác LAN ảo (VLAN), chuyển môi trường chuyền dẫn, định tuyến giữa