Đồ án Thiết kế mô hình mạng LAN cho trường học môn Quản trị mạng | Trường Đại học Kinh Doanh và Công Nghệ Hà Nội

lOMoAR cPSD| 59114765
Trường Đại Học Kinh Doanh Và Công Nghệ Hà Nội
Khoa Công Nghệ Thông Tin **
ĐỒ ÁN QUẢN TRỊ MẠNG
Đề tài: Thiết kế mô hình mạng LAN cho trường học
Giáo viên hướng dẫn: Hoàng Minh Đường
Sinh viên thực hiện : Lê Minh Ngọc Lớp : TH27.01
Hà Nội – 2025 lOMoAR cPSD| 59114765 LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình hoàn thành đồ án này, nhóm chúng em đã nhận được sự quan tâm
giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo khoa công nghệ thông tin Trường Đại học
Kinh doanh và Công nghệ Hà Nội. Đặc biệt chúng em xin chân thành cảm ơn cô
Hoang Minh Đường- Người đã trực tiếp hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi
giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án kịp thời và đầy đủ.
Mặc dù có nhiều cố gắng song còn hạn chế về trình độ, tài liệu và thời gian thực
hiện nên đề tài không tránh khỏi những thiêu sót, rất mong sự góp ý, chỉ bảo thêm
của quý thầy cô và các bạn học viên. Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Kính chúc toàn thể thầy cô sức khoẻ! lOMoAR cPSD| 59114765 MỤC LỤC
ĐỒ ÁN QUẢN TRỊ MẠNG ...................................................................................................................... 1
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................................................ 2
MỤC LỤC ................................................................................................................................................. 3
1 TỔNG QUAN MẠNG MÁY TÍNH VÀ QUẢN TRỊ MẠNG ............................................................ 5
1.1. Định nghĩa mạng máy tính (Computer Network) .......................................................................... 5
1.2. Ứng dụng của mạng máy tính .......................................................................................................... 6
1.3. Phân loại mạng máy tính.................................................................................................................. 7
Phân loại bằng phạm vi phân bổ của mạng máy tính theo không gian địa lý: ...................................... 7
Dựa vào vai trò và khả năng thì mạng máy tính được chia thành 2 loại: .................................................. 8
Phân loại theo hệ điều hành mạng : ........................................................................................................... 8
Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch: ....................................................................................................... 8
Phân loại theo kiến trúc mạng sử dụng: ..................................................................................................... 8
1.4. Mô hình OSI (Open Systems Interconnection) .............................................................................. 8
1.5 Vai trò và chức năng chủ yếu các tầng ................................................................................................ 9
Vai trò và chức năng tầng ứng dụng (Application Layer): ........................................................................ 9
Vai trò và chức năng tầng trình bày (Presentation Layer): ...................................................................... 10
Vai trò và chức năng tầng phiên (Session Layer): ................................................................................... 10
Vai trò và chức năng tầng vận chuyển (Transport Layer): ....................................................................... 11
Vai trò và chức năng tầng mạng (Network Layer): .................................................................................. 12
Vai trò và chức năng tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer): ................................................................ 12
Vai trò và chức năng tầng vật lý (Physical Layer): .................................................................................. 13
1.6. Mô hình TCP/IP .............................................................................................................................. 14
1.7. Địa chỉ IP(IPv4) ............................................................................................................................... 17
SubNet Mask: ......................................................................................................................................... 18
1.8. Tổng quan về mạng LAN ............................................................................................................... 19
1.9. Một số thiết bị sử dụng trong thiết kế hệ thống mạng lan .......................................................... 19
Switch: .................................................................................................................................................... 19
Router (Thiết bị định tuyến): ................................................................................................................ 20
Card giao tiếp mạng (Network Interface Card viết tắt là NIC) ........................................................ 20
1.10. Một số loại cáp sử dụng trong thiết kế hệ thống mạng LAN .................................................... 20
Cáp đôi dây xoắn (Twisted pair cable) ................................................................................................. 20
Cáp sợi quang: ....................................................................................................................................... 21
1.11. Mô hình mạng LAN sử dụng trong thiết kế hệ thống ................................................................ 21
Mạng dạng hình sao (Star Topology) ................................................................................................... 21
2 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI ............................................................................................... 24
2.1. Lý do dọn đề tài ............................................................................................................................... 24
2.2 Mục tiêu đề tài .................................................................................................................................. 24
2.3. Các giai đoạn thực hiện đề tài ........................................................................................................ 24
Giai đoạn 1- Thu thập dữ liệu: ................................................................................................................. 24
Giai đoạn 2- Thiết kế giải pháp: .............................................................................................................. 25
Giai đoạn 3 – Tổng kết: ........................................................................................................................... 25
2.4. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu của đề tài .................................................................................... 25 lOMoAR cPSD| 59114765
2.5. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................................... 25
2.6. Ý nghĩa lý luận và thực tiễn của đề tài .......................................................................................... 25
3 KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH MẠNG LAN .................................................................... 26
3.1. KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG ........................................................................................................... 26
3.2. PHÂN TÍCH NHU CẦU ................................................................................................................ 26
3.3. Quản lý hệ thống mạng tập trung (Client – Server) .................................................................... 27
3.4. Cấp IP động cho các máy trạm, sử dụng dịch vụ DHCP (Dynamic Host Confguration
Protocol) ................................................................................................................................................. 27
3.5. Quản lý dữ liệu tập trung: (File Server – Database Server) ....................................................... 27
3.6. In ấn (Print Server) ........................................................................................................................ 28
3.7. SƠ ĐỒ LOGIC...............................................................................................................................30
3.8. TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH CÁC THIẾT BỊ PHẦN CỨNG.......................................................31
3.9. THỜI GIAN THỰC HIỆN.................................................................................................................31
3.10. TỔNG CHI PHÍ..............................................................................................................................31
4 CÀI ĐẶT – CẤU HÌNH HỆ THỐNG.............................................................................................32
4.1. Cấu hình địa chỉ IP.................................................................................................................................32
4.2. Bảo mật.....................................................................................................................................................39
5 KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN.................................................................................................................42
KẾT QUẢ.........................................................................................................................................42
Mô phỏng cuối cùng cho hệ thống mạng để kiểm tra tất cả các kết nối...............................................42
Kết luận..........................................................................................................................................43 LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay trên thế giới, công nghệ thông tin đã trở nên phổ biến và hầu như mọi
lĩnh vực đều có sự góp mặt của nền công nghệ mới này. Hiện nay với sự phát
triển đến chóng mặt của công nghệ thông tin, ngoài những tiện ích đã có những
trao đổi, tìm kiếm thông tin qua mạng, đào tạo qua mạng, giải trí trên mạng (
nghe nhạc, xem film, chơi game,…) nó đã tiếp cận đến mọi ngóc nghách trong
cuộc sống hàng ngày của mỗi con người, của mỗi chúng ta.
Ở Việt Nam, Công nghệ thông tin tuy đã và đang phát triển rất nhanh, mạng
internet được phủ sóng gần như toàn đất nước. Với xu hướng tin học hoá toàn
cầu, việc phổ cập tin học, cũng như áp dụng các mô hình internet vào lao động,
sản xuất cho các cơ quan, trường học và trường học là rất cần thiết.
Mục đích chọn đề tài của nhóm là giúp cho các nhân viên trong trường học hoặc
trường học có thể trao đổi thông tin, chia sẻ thêm dữ liệu… giúp cho công việc
của các nhân viên thêm thuận tiện và tăng năng xuất trong công việc, làm được
điều này trường học sẽ rất có lợi cho việc cơ cấu tổ chức các phòng ban, và hơn
nữa là sẽ giảm một khoản chi phí rất lớn cho các trường học. Việc xây dựng đề
tài thiết kế mạng LAN cho trường học cũng giúp cho chúng em rất nhiều trong
việc ứng dụng những kiến thức đã học được trong bộ môn mạng máy tính và
quản trị mạng. Củng cố lại kiến thức, gia tăng kinh nghiệm thiết kế các mô hình
cách quản lý, hơn thế nữa là thông qua đề tài này nó sẽ cung cấp cho chúng em
có thêm cái nhìn thực thế và sâu hơn nữa về nghành công nghệ thông tin, những
ứng dụng sâu rộng của nó vào thực tiễn, cuộc sống hằng ngày của chúng ta.
Ngoài ra thiết kế hạ tầng mạng máy tính còn có thể liên kết các nhân viên (sinh
viên, người sử dụng máy tính), có thể truy cập, sử dụng thuận tiện, nhanh chóng
rút ngắn thời gian và đem lại hiệu quả cao trong công việc…
1 TỔNG QUAN MẠNG MÁY TÍNH VÀ QUẢN TRỊ MẠNG
1.1. Định nghĩa mạng máy tính (Computer Network)
Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính được nối với nhau bởi môi trường
truyền (đường truyền) theo một cấu trúc nào đó và thông qua đó các máy tính trao
đổi thông tin qua lại cho nhau.
Môi trường truyền là hệ thống các thiết bị truyền dẫn có dây hay không dây
dùng để chuyển các tín hiệu điện tử từ máy tính này đến máy tính khác. Các tín
hiệu điện tử đó biểu thị các giá trị dữ liệu dưới dạng các xung nhị phân (on-off).
Tất cả các tín hiệu được truyền giữa các máy tính đều thuộc dạng sóng điện từ.
Tùy theo tần số của sóng điện từ có thể dùng các môi trường truyền vật lý khác
nhau để truyền các tín hiệu. Ở đây môi trường truyền được kết nối có thể là dây
cáp đồng trục, cáp xoắn, cáp quang, dây điện thoại, sóng vô tuyến … Các môi
trường truyền dữ liệu tạo nên cấu trúc của mạng. Hai khái niệm môi trường
truyền và cấu trúc là những đặc trưng cơ bản của mạng máy tính.
Tốc độ truyền dữ liệu trên đường truyền còn được gọi là thông lượng của
đường truyền – thường được tính bằng số lượng bit được truyền đi trong một giây (bps).
1.2. Ứng dụng của mạng máy tính
Ngày nay với một lượng lớn về thông tin, nhu cầu xử lý thông tin ngày
càng cao. Mạng máy tính hiện nay trở nên quá quen thuộc đối với chúng ta, trong
mọi lĩnh vực như khoa học, quân sự, quốc phòng, thương mại, dịch vụ, giáo
dục… Hiện nay ở nhiều nơi mạng đã trở thành một nhu cầu không thể thiếu
được. Người ta thấy được việc kết nối các máy tính thành mạng cho chúng ta
những khả năng mới to lớn như:
Sử dụng chung tài nguyên: Những tài nguyên của mạng (như thiết bị,
chương trình, dữ liệu) khi được trở thành các tài nguyên chung thì mọi thành viên
của mạng đều có thể tiếp cận được mà không quan tâm tới những tài nguyên đó ở đâu.
Tăng độ tin cậy của hệ thống: Người ta có thể dễ dàng bảo trì máy móc và
lưu trữ (backup) các dữ liệu chung và khi có trục trặc trong hệ thống thì chúng có
thể được khôi phục nhanh chóng. Trong trường hợp có trục trặc trên một trạm
làm việc thì người ta cũng có thể sử dụng những trạm khác thay thế.
Nâng cao chất lượng và hiệu quả khai thác thông tin: Khi thông tin có thể
được sữ dụng chung thì nó mang lại cho người sử dụng khả năng tổ chức lại các
công việc với những thay đổi về chất như:
- Đáp ứng những nhu cầu của hệ thống ứng dụng kinh doanh hiện đại.
- Cung cấp sự thống nhất giữa các dữ liệu.
- Tăng cường năng lực xử lý nhờ kết hợp các bộ phận phân tán.
- Tăng cường truy nhập tới các dịch vụ mạng khác nhau đang được cung cấp trên thế giới.
Với nhu cầu đòi hỏi ngày càng cao của xã hội nên vấn đề kỹ thuật trong
mạng là mối quan tâm hàng đầu của các nhà tin học. Ví dụ như làm thế nào để
truy xuất thông tin một cách nhanh chóng và tối ưu nhất, trong khi việc xử lý
thông tin trên mạng quá nhiều đôi khi có thể làm tắc nghẽn trên mạng và gây ra
mất thông tin một cách đáng tiếc.
Hiện nay việc làm sao có được một hệ thống mạng chạy thật tốt, thật an
toàn với lợi ích kinh tế cao đang rất được quan tâm. Một vấn đề đặt ra có rất
nhiều giải pháp về công nghệ, một giải pháp có rất nhiều yếu tố cấu thành, trong
mỗi yếu tố có nhiều cách lựa chọn. Như vậy để đưa ra một giải pháp hoàn chỉnh,
phù hợp thì phải trải qua một quá trình chọn lọc dựa trên những ưu điểm của từng
yếu tố, từng chi tiết rất nhỏ.
Để giải quyết một vấn đề phải dựa trên những yêu cầu đặt ra và dựa trên
công nghệ để giải quyết. Nhưng công nghệ cao nhất chưa chắc là công nghệ tốt
nhất, mà công nghệ tốt nhất là công nghệ phù hợp nhất.
1.3. Phân loại mạng máy tính
Phân loại bằng phạm vi phân bổ của mạng máy tính theo không gian địa lý: 1.3.1.
Mạng GAN (Global Area Network) - Mạng toàn cầu:
Mạng GAN thực hiện kết nối máy tính từ các châu lục khác nhau tạo nên
một hệ thống. Thông thường kết nối mạng này được thực hiện thông qua đường
truyền mạng viễn thông và thông qua vệ tinh. Mạng Internet là một mạng GAN . 1.3.2.
Mạng WAN (Wide Area Network) - Mạng diện rộng:
Mạng WAN kết nối diện rộng, kết nối các máy tính trong nội bộ giữa các
quốc gia hay giữa các quốc gia trên một châu lục hoặc như mạng internet phục vụ
các trường học lớn, ngành kinh tế có bán kính diện rộng lớn. Mạng máy tính này
được kết nối thông qua đường truyền mạng viễn thông.
Các mạng WAN được kết nối với nhau thành mạng GAN hay tự nó đã là mạng GAN. 1.3.3.
Mạng MAN (Metropolitan Area Network) - Mạng thành phố:
Mạng MAN kết nối các máy tính trong một phạm vi địa lý một đô thị hoặc
trung tâm kinh tế xã hội có bán kính hàng trăm Km. Số lượng máy có thể lên đến
hàng nghìn. Đường truyền có thể sử dụng cơ sở hạ tầng của viễn thông.
Kết nối thông qua mạng truyền thông có tốc độ cao (từ 50-100 Mbit/s).
1.3.4. Mạng LAN (Local Area Network) - Mạng cục bộ:
Đây là mạng cục bộ, thực hiện kết nối các máy tính trong cùng một khu vực
với bán kính hẹp, thông thường khoảng vài trǎm mét. Kết nối thông qua truyền
thông tốc độ cao ví dụ cáp dẫn đồng trục thay cáp quang mạng. Mạng LAN thường
sử dụng trong nội bộ cơ quan/tổ chức…Các mạng LAN có thể được kết nối với
nhau tạo thành thành mạng WAN.
Mạng LAN thường được lắp đặt trong các trường học, văn phòng nhỏ. Bán
kính tối đa giữa các trạm là dưới 1Km. Với số lượng máy trạm từ vài chục đến vài
trăm mét (thông thường dưới 100 máy).
Các kiểu phân loại mạng máy tính khác:
Ngoài được phân chia theo vị trí địa lý, mạng máy tính còn được phân chia theo nhiều tiêu chí khác.
Dựa vào vai trò và khả năng thì mạng máy tính được chia thành 2 loại:
- Mạng ngang hàng (Peer to peer)
- Mạng máy chủ (Client/ Server)
Phân loại theo hệ điều hành mạng :
- Nếu phân loại theo hệ điều hành mạng người ta chia ra theo mô hình mạng ngang
hàng, mạng khách/chủ hoặc phân loại theo tên hệ điều hành mà mạng sử dụng: Windows NT, Unix, Novell,...
Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch:
Nếu lấy kỹ thuật chuyển mạch làm yếu tố chính để phân loại sẽ có:
- Mạng chuyển mạch kênh
- Mạng chuyển mạch thông báo
- Mạng chuyển mạch gói.
Phân loại theo kiến trúc mạng sử dụng:
- Kiến trúc của mạng bao gồm hai vấn đề:
- Hình trạng mạng (Network topology)
- Giao thức mạng (Network protocol)
1.4. Mô hình OSI (Open Systems Interconnection)
Mô hình OSI là một cơ sở dành cho việc chuẩn hoá các hệ thống truyền thông,
nó được nghiên cứu và xây dựng bởi ISO. Việc nghiên cứu về mô hình OSI được
bắt đầu tại ISO vào năm 1971 với mục tiêu nhằm tới việc nối kết các sản phẩm của
các hãng sản xuất khác nhau và phối hợp các hoạt động chuẩn hoá trong các lĩnh
vực viễn thông và hệ thống thông tin. Theo mô hình OSI chương trình truyền thông
được chia ra thành 7 tầng với những chức năng phân biệt cho từng tầng. Hai tầng
đồng mức khi liên kết với nhau phải sử dụng một giao thức chung. Trong mô hình
OSI có hai loại giao thức chính được áp dụng: giao thức có liên kết (connection –
oriented) và giao thức không liên kết (connectionless).
Các giao thức trong mô hình OSI:
Trong mô hình OSI có hai loại giao thức được sử dụng: giao thức hướng liên kết
(Connection – Oriented) và giao thức không liên kết (Connectionless).
Giao thức hướng liên kết: -
Trước khi truyền dữ liệu, các thực thể đồng tầng trong hai hệ thống cần
phải thiết lập một liên kết logic. Chúng thương lượng với nhau về tập các tham số
sẽ sử dụng trong giai đoạn truyền dữ liệu, cắt/hợp dữ liệu, liên kết sẽ được hủy
bỏ. Thiết lập liên kết logic sẽ nâng cao độ tin cậy và an toàn trong quá trình trao đổi dữ liệu.
Giao thức không liên kết: -
Dữ liệu được truyền độc lập trên các tuyến khác nhau. Với các giao thức
không liên kết chỉ có giai đoạn duy nhất truyền dữ liệu.
1.5. Vai trò và chức năng chủ yếu các tầng.
Vai trò và chức năng tầng ứng dụng (Application Layer):
Nhiệm vụ của tầng này là xác định giao diện giữa người sử dụng và môi
trường OSI. Bao gồm nhiều giao thức ứng dụng cung cấp các phương diện cho
người sử dụng truy cập vào môi trường mạng và cung cấp các dịch vụ phân tán.
Khi các thực thể ứng dụng AE (Application Entity) được thiết lập, nó sẽ gọi đến
các phần tử dịch vụ ứng dụng ASE (Application Service Element). Mỗi thực thể
ứng dụng có thể gồm một hoặc nhiều các phần tử dịch vụ ứng dụng. Các phần tử
dịch vụ ứng dụng được phối hợp trong môi trường của thực thể ứng dụng thông
qua các liên kết gọi là đối tượng liên kết đơn SAO (Single Association Object).
SAO điều khiển việc truyền thông và cho phép tuần tự hóa các sự kiện truyền thông.
Vai trò và chức năng tầng trình bày (Presentation Layer):
Tầng trình bày giải quyết các vấn đề liên quan đến các cú pháp và ngữ nghĩa của
thông tin được truyền. Biểu diễn thông tin người sử dụng phù hợp với thông tin
làm việc của mạng và ngược lại. Thông thường biểu diễn thông tin các ứng dụng
nguồn và ứng dụng đích có thể khác nhau bởi các ứng dụng được chạy trên các hệ
thống có thể khác nhau. Tầng trình bày phải chịu trách nhiệm chuyển đổi dữ liệu
gửi đi trên mạng từ một loại biểu diễn này sang một loại biểu diễn khác. Để đạt
được điều đó nó cung cấp một dạng biểu diễn truyền thông chung cho phép chuyển
đổi từ dạng biểu diễn cục bộ sang biểu diễn chung và ngược lại
Vai trò và chức năng tầng phiên (Session Layer):
Tầng phiên cho phép người sử dụng trên các máy khác nhau thiết lập, duy trì và
đồng bộ phiên truyền thông giữa họ với nhau. Nói cách khác tầng phiên thiết lập
“các giao dịch” giữa các thực thể đầu cuối.
Dịch vụ phiên cung cấp một liên kết giữa 2 đầu cuối sử dụng dịch vụ phiên sao cho
trao đổi dữ liệu một cách đồng bộ và khi kết thúc thì giải phóng liên kết. Sử dụng
thẻ bài (Token) để thực hiện truyền dữ liệu, đồng bộ hóa và hủy bỏ liên kết trong
các phương thức truyền đồng thời hay luân phiên. Thiết lập các điểm đồng bộ hóa
trong hội thoại. Khi xảy ra sự cố có thể khôi phục hội thoại bắt đầu từ một điểm
đồng bộ hóa đã thỏa thuận.
Vai trò và chức năng tầng vận chuyển (Transport Layer):
Là tầng cao nhất liên có liên quan đến các giao thức trao đổi dữ liệu giữa các hệ
thống mở, kiểm soát việc truyền dữ liệu từ nút tới nút (End-to-End). Thủ tục trong
3 tầng dưới (vật lý, liên kết dữ liệu và mạng) chỉ phục vụ việc truyền dữ liệu giữa
các tầng kề nhau trong từng hệ thống. Các thực thể đồng tầng hội thoại, thương
lượng với nhau trong quá trình truyền dữ liệu.
Tầng vận chuyển thực hiện việc chia các gói tin lớn thành các gói tin nhỏ hơn trước
khi gửi đi và đánh số các gói tin và đảm bảo chúng chuyển theo đúng thứ tự. Là
tầng cuối cùng chịu trách nhiệm về mức độ an toàn trong truyền dữ liệu nên giao
thức tầng vận chuyển phụ thuộc nhiều vào bản chất của tầng mạng. Tầng vận
chuyển có thể thực hiện việc ghép kênh (multiplex) một vài liên kết vào cùng một
liên kết nối để giảm giá thành.
Vai trò và chức năng tầng mạng (Network Layer):
Tầng mạng thực hiện các chức năng chọn đường đi (routing) cho các gói tin nguồn
tới đích có thể trong cùng một mạng hoặc khác mạng nhau. Đường có thể được cố
định, cũng có thể được định nghĩa khi bắt đầu hội thoại và có thể đường đi là động
(Dynamic) có thể thay đổi với từng gói tin tùy theo trạng thái tải tức thời của mạng.
Trong mạng kiểu quảng bá (Broadcast) routing rất đơn giản.
Một chức năng quan trọng khác của tầng mạng là chức năng điều khiển tắc nghẽn
(Congestion Control). Nếu có quá nhiều gói tin cùng lưu chuyển trên cùng một
đường thì có thể xảy ra tình trạng tắc nghẽn. Thực hiện chức năng giao tiếp giữa
các mạng khi các gói tin đi từ mạng này sang mạng khác để tới đích.
Vai trò và chức năng tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer):
Chức năng chủ yếu của tầng liên kết dữ liệu là thực hiện thiết lập các liên kết,
duy trì và hủy bỏ các liên kết dữ liệu. Kiểm soát lỗi và kiểm soát lưu lượng.
Chia thông tin thành các khung thông tin (Frame), truyền các khung tuần tự và xử
lý các thông điệp xác nhận (Acknowledgement Frame) từ bên máy thu gửi về. Tháo
gỡ các khung thành chuỗi bit không cấu trúc chuyển xuống tầng vật lý. Tầng 2 bên
thu, tái tạo chuỗi bit thành các khung thông tin. Đường truyền vật lý có thể gây ra
lỗi, nên tầng liên kết dữ liệu phải giải quyết vấn đề kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng,
kiểm soát lưu lượng, ngăn không để nút nguồn gây “ngập lụt” dữ liệu cho ben thu
có tốc độ thấp hơn. Trong các mạng quảng bá, tầng con MAC (Medium Access
Sublayer) điều khiển việc duy trì nhập đường truyền.
Vai trò và chức năng tầng vật lý (Physical Layer):
Tầng vật lý là tầng thấp nhất trong mô hình 7 lớp OSI. Các thực thể tầng giao tiếp
với nhau qua một đường truyền vật lý. Tầng vật lý xác định các chức năng, thủ tục
về điện, cơ, quang để kích hoạt, duy trì và giải phóng các kết nối vật lý giữa các hệ
thống mạng. Cung cấp các cơ chế về điện, hàm, thủ tục, … nhằm thực hiện việc
kết nối các phần tử của mạng thành một hệ thống bằng các phương pháp vật lý.
Đảm bảo cho các yêu cầu về chuyển mạch hoạt động nhằm tạo ra các đường truyền
thực cho các chuỗi bit thông tin. Các chuẩn trong tầng vật lý là các chuẩn xác định
giao diện người sử dụng và môi trường mạng. Các giao thức tầng vật lý có hai loại:
truyền dị bộ (Asynchronous) và truyền đồng bộ (Synchronous). 1.6. Mô hình TCP/IP
Giới thiệu TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol):
TCP/IP là bộ giao thức chuẩn giúp các hệ thống (platforms) khác nhau có thể
truyền thông được với nhau,là giao thức chuẩn của truyền thông Internet
Mô hình kiến trúc của TCP/IP:
- TCP/IP là chuẩn Internet.
- Được phát triển bới US DoD (United States Department of Defense).
- Làm việc độc lập với phần cứng mạng .
- Mô hình TCP/IP có 4 lớp : Application,Transport,Internet,Network Interface. -
Tương quan mô hình OSI có 7 tầng thì mô hình TCP/IP chỉ có 4 tầng.
Bộ giao thức của TCP/IP:
Bộ giao thức của TCP/IP gồm 4 tầng,mỗi tầng trong mô hình TCP/IP có một chức năng riêng biệt.
- Application Layer(Tầng ứng dụng)
+ Hỗ trợ ứng dụng cho các giao thức tầng Host to Host(tầng vận chuyển)
+ Cung cấp giao diện người sử dụng
+ Các giao thức gồm: DNS, NFS, BOOTP, DHCP, SNMP, RMON, FTP, TFTP,
RFC822/MIME, SMTP, POP/IMAP, HTTP, Gopher, Telnet, IRC.
- Transport Layer(Host to Host – Tầng vận chuyển)
Thực hiện kết nối giữa 2 máy trên mạng theo 2 giao thức là :
+ Transmission Control Protocol (giao thức điều khiển trao đổi dữ liệu TCP).
+ User Datagram Protocol (giao thức dữ liệu người dùng UDP).
- Internet Layer (Tầng mạng):
Có nhiệm vụ tìm đường đi cho gói tin từ điểm truyền có thể đến nhiều điểm khác nhau.
+ IP (Internet Protocol): giao thức vận chuyển.
+ RIP (Route Information Protocol): tìm đường.
+ ICMP : ping kiểm tra kết nối tín hiệu mạng.
+ ARP (Address Resolution Protocol): phân giải địa chỉ vật lý.
- Network Interface Layer (Tầng truy nhập mạng).
+ Tầng này nắm giữ những định dạng dữ liệu và truyễn dữ liệu đến cable
+ Cung cấp các phương tiện kết nối vật lý: cable, bộ chuyển đổi(Transceiver) ,Card mạng(NIC).
+ Giao thức kết nối,giao thức truy nhập đường truyền(CMSA/CD,Token
Ring,Token Bus,ATM,Ethernet,…).
+ Cung cấp các dịch vụ cho tầng Internet,phân dữ liệu thành các khung
- Chương 3: Mô hình TCP/IP và mạng Internet(Mạng máy tính - Computer Network Phần 1)
Một số giao thức chính:
- Transmission Control Protocol (giao thức điều khiển TCP)
+ Là giao thức hướng liên kết (Connection Oriented)
+ Có độ tin cậy cao, an toàn và chính xác khi truyền
- IP (Internet Protocol) – giao thức mạng
+ Là giao thức không liên kết
+ Truyền dữ liệu với phương thức chuyển mạch gói IP datagram
+ Định địa chỉ và chọn đường
+ IP định tuyến các gói tin bằng cách sử dụng các bảng định tuyến động - ICMP
(Internet Controll Message Protocol) – giao thức điều khiển gói tin
+ Là giao thức điều khiển ở tầng Mạng, sử dụng để trao đổi các thông tin điều
khiển dòng dữ liệu như: điều khiển lưu lượng (Flow control), Thông báo lỗi,
Định dạng lại các tuyến, Kiểm tra các trạm ở xa.
+ Người sử dụng có thể sử dụng ICMP thông qua các công cụ debug: ping, traceroute
- Address Resolution Protocol (giao thức phân giải địa chỉ ARP)
+ Mỗi nút mạng(host,router…) có một bảng ARP
+ ARP Table : ánh sạ địa chỉ IP/MAC của một số nút trong mạng
- Giao thức phân giải địa chỉ ngược RAPP (Reverse Address Resolution Protocol)
+ Quá trình này ngược lại với quá trình ARP
+ RAPP phát hiện địa chỉ IP khi biết địa chỉ MAC
1.7. Địa chỉ IP(IPv4)
Các hệ thống máy tính trên mạng LAN và Internet liên lạc với nhau qua
địa chỉ IP. Địa chỉ IP đang sử dụng là IP Address v.4 và v.6.
Địa chỉ IP (IPv4) – RFC 791:
- Là một số 32 bit,được chia thành 4 Octets,cách nhau bằng dấu “.”.
- Mỗi Octets gồm 8bit(1 byte) có giá trị nằm trong khoảng từ 0 – 255.
- Một địa chỉ IP v.4 được chia làm 2 phần : Net ID,Host ID trong đó:
+ Net ID : định danh địa chỉ mạng
+ Host ID : Định danh địa chỉ IP của một host cụ thể
Ví dụ : Địa chỉ IP 192.168.1.1/24) Net ID : 192.168.1.0 Host ID:0.0.0.1
- Các địa chỉ IP được phân chia thành các lớp (Class bit) như sau:
Lưu ý : Giá trị 127 là địa chỉ dành riêng cho kiểm tra mạng Loopback nên không
thể xem là một đường mạng.
- Số bit làm Network-id và Host-id của các lớp như sau:
Địa chỉ IP thuộc lớp D dùng làm địa chỉ Multicast nên không phân biệt NetworkID và HostID.
Địa chỉ IP thuộc lớp E dùng để dành riêng cho việc nghiên cứu. SubNet Mask:
- Là một dải 32 bit nhị phân đi kèm với một địa chỉ IP,được các host sử dụng để
xác định địa chỉ mạng của IP này
- Xác định địa chỉ mạng ở đây là : thực hiện phép tính AND từng bit một của địa
chỉ IP với subnet mask của nó,kết quả host sẽ thu được địa chỉ mạng tương ứng của địa chỉ IP. - Quy tắc gợi nhớ:
+ Tương ứng với phần mạng của địa chỉ IP,các bit của subnet mask được thiết lập giá trị 1.
+ Ứng với các bit phần host,các bit của subnet mask được thiết lập giá trị 0
1.8. Tổng quan về mạng LAN
Mạng cục bộ (LAN) là hệ truyền thông tốc độ cao được thiết kế để kết nối các
máy tính và các thiết bị xử lý dữ liệu khác cùng hoạt động với nhau trong một
khu vực địa lý nhỏ như ở một tầng của toà nhà, hoặc trong một toà nhà…
Mạng LAN trở nên thông dụng vì nó cho phép những người sử dụng dùng
chung những tài nguyên quan trọng như máy in, ổ đĩa, phần mềm…
Tốc độ truyền dẫn 10Mbps, 1000Mbps, 1Gbps.
Hiện nay ngoài mạng LAN điển hình còn xuất hiện thêm khái niệm mạng
LAN không dây –WLAN (Wireless LAN).
1.9. Một số thiết bị sử dụng trong thiết kế hệ thống mạng lan. Switch:
Là thiết bị hoạt động ở lớp 2.
Chức năng cung cấp điểm kết nối trong hệ thống mạng.
Dữ liệu khi gửi đi có địa chri MAC (địa chri vật lý) của nó và của đích đến.
Swith sẽ học địa chỉ này và lưu lại ( lưu vào trong bảng MAC). Dụa theo địa chỉ
MAC, swith sẽ chuyển gói tin đến đúng máy tính cần gửi.
Switch hoạt động ở chế độ full- duplex.
Router (Thiết bị định tuyến):
Là thiết bị hoạt động ở lớp 3.
Có chức năng tìm được đường đi tốt nhất cho ác gói tin qua nhiều kết nối để
đi từ trạm gửi thuộc mạng đầu đến tramh nhận thuộc mạng cuối
Có khả năng nối nhiều mạng với nhau, cho phép gói tin đi theo nhiều đường để tới đích.
Các gói tin gửi đến Router phải có địa chỉ của nơi gửi và địa chỉ nơi nhậnv à địa chri Router.
Card giao tiếp mạng (Network Interface Card viết tắt là NIC).
Đó là một card được cắm trực tiếp vào máy tính. Trên đó có các mạch điện
giúp cho việc tiếp nhận hoặc/ và phát tín hiệu lên mạng. Người ta thường dùng từ
tranceiver để chỉ thiết bị (mạch) cố cả hai chức năng thu và phát. Tránceiver có
nhiều loại vì phải thích hợp đối với cả môi trường truyền và do đó cả đầu nối. ví
dụ với cáp gầy card mạng cần có đường giao tiếp theo kiểu BNC, với cáp UTP
cần có đầu nối theo kiều giắc điện thoại RJ45, cáp béo dùng đường nối kiểu AUI,
với cáp quang phải có những tránceiver cho phép truyền tín hiệu điện thành các
xung ánh sáng và ngược lại.
Để dẽ ghép nối, nhiều card có thể có nhiều đàu nối ví dụ BNC cho cáp gầy,
RJ45 cho UTP hay Aui cho cáp béo.
Trong máy tính thường để sẵn các khe cắm để bổ sung các thiết bị ngoại vi
hay cắm các thiết bị ghép nối.
1.10. Một số loại cáp sử dụng trong thiết kế hệ thống mạng LAN.
Cáp đôi dây xoắn (Twisted pair cable)
Cáp đôi dây xoắn là cáp gồm hai dây đồng xoắn để tránh gây nhiễu cho các
đôi dây khác, có thể kéo dài tới vài km và không cần khuyếch đại. Giải tần trên
cáp dây xoắn đạt khoảng 300- 4000Hz, tốc độ truyền đạt vài kbps đến vài trăm
Mbps. Cáp xoắn có hai loại:
+ Loại có bọc kim loại để tăng cường chống nhiều gọi là cap STP ( Shield
Twisted Pair). Loại này trong vỏ bọc kim có thể có nhiều đôi dây. Về lý thuyết thì
tốc độ truyền có thể địa 500 Mb/s nhưng thực tế thì thấp hơn rất nhiều ( chỉ đtạ
155 Mbps với cáp dài 100m).