Giáo Trình Thiết Kế và Xây Dựng Mạng LAN | Môn Mạng Máy Tính - Trường Cao đẳng nghề công nghệ cao Hà Nội

lOMoAR cPSD| 59691467 1 GIÁO TRÌNH
MÔ ĐUN: THIẾT KẾ, XÂY DỰNG MẠNG LAN
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG lOMoAR cPSD| 59691467 2
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN:
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể
được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. lOMoAR cPSD| 59691467 3 LỜI GIỚI THIỆU
Sự bùng nổ của Internet trong vài thập kỷ qua đã làm cho khái niệm Mạng
máy tính ngày càng trở nên thân thuộc với mọi người. Internet là một hệ thống
thông tin toàn cầu có thể được truy nhập công cộng, gồm các mạng máy tính được
liên kết với nhau và truyền thông tin theo phương thức chuyển mạch gói (Packet
Switching) dựa trên một giao thức liên mạng đã được chuẩn hóa (giao thức IP).
Hệ thống này bao gồm nhiều mạng máy tính nhỏ hơn của các doanh nghiệp, viện
nghiên cứu, trường đại học, các chính phủ trên toàn cầu.
Trên cơ sở các giáo trình, tài liệu tham khảo về mạng máy tính của các
Trường Đại học, Cao đẳng, chúng tôi đã biên soạn giáo trình giảng dạy cho mô
đun Thiết kế, xây dựng mạng Lan. Giáo trình được biên soạn theo hình thức tích
hợp giữa lý thuyết và thực hành với mục đích chính trang bị cho học viên nghề
Quản trị mạng máy tính những kiến thức và kỹ năng cơ bản về thiết kế và xây
dựng các mạng máy tính trong thực tiễn.
Nội dung giáo trình gồm 5 bài, cụ thể như sau:
Bài 1: Tổng quan về thiết kế và xây dựng mạng
Bài 2: Mạng LAN và thiết bị mạng LAN
Bài 3: Thiết kế mạng LAN Bài 4: Thi công mạng LAN
Bài 5: Cài đặt mạng LAN
Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong công tác biên soạn, nhưng không tránh
khỏi các sai sót, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của độc giả để giáo trình được hoàn thiện hơn.
Bình Định, tháng 12 năm 2017
GIẢNG VIÊN BIÊN SOẠN Nguyễn Lương Nho MỤC LỤC TRANG
Lời giới thiệu.........................................................................................................1
Bài 1: Tổng quan về thiết kế và xây dựng mạng...................................................4 1. Giới
thiệu...........................................................................................................4 lOMoAR cPSD| 59691467 4
2. Quy trình xây dựng mạng theo phương pháp PPDIOO.....................................6 Bài 2: Mạng LAN và thiết bị mạng
LAN............................................................14 1. Các chuẩn mạng cục
bộ...................................................................................14
2. Thiết bị chuyển mạch - Switch........................................................................18
3. Mạng cục bộ ảo - VLAN.................................................................................23
4. Thiết bị định tuyến - Router............................................................................31 Bài 3: Thiết kế mạng
LAN..................................................................................40 1. Tiến trình thiết
kế mạng LAN.........................................................................40
2. Lập sơ đồ thiết kế mạng..................................................................................41
3. Thiết kế sơ đồ mạng bằng phần mềm Microsoft Visio...................................49 Bài 4: Thi công mạng
LAN.................................................................................63 1. Đọc bản
vẽ.......................................................................................................63
2. Các kỹ thuật thi công công trình mạng............................................................66
3. Giám sát thi công mạng...................................................................................71 Bài 5: Cài đặt mạng
LAN....................................................................................73 1. Cài đặt hệ điều
hành mạng..............................................................................73
2. Cài đặt mạng TCP/IP.......................................................................................75
3. Cài đặt các dịch vụ mạng................................................................................77
4. Cấu hình bảo mật.............................................................................................80
Tài liệu tham khảo:..............................................................................................83 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN
Tên mô đun: Thiết kế, xây dựng mạng LAN Mã mô đun: MĐ 13
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: -
Vị trí: Thiết kế, xây dựng mạng LAN là mô đun chuyên môn trong
chương trình đào tạo nghề Quản trị mạng máy tính, được bố trí giảng dạy sau
các môn học, mô đun: Mạng máy tính, Lắp ráp và cài đặt máy tính, Cài đặt và cấu hình Windows Server. -
Tính chất: Là mô đun kỹ thuật mang tính thực hành gắn liền với
công việc quản trị mạng máy tính. -
Ý nghĩa và vai trò: Thiết kế, xây dựng mạng LAN là mô đun có vị
trí quan trọng trong lĩnh vực Công nghệ thông tin, mô đun cung cấp cho sinh
viên các kiến thức và kỹ năng về thiết kế, xây dựng hệ thống mạng LAN cho
các tổ chức, doanh nghiệp.
Mục tiêu của môn học: - Về kiến thức: lOMoAR cPSD| 59691467 5
+ Trình bày được quy trình thiết kế và xây dựng mạng LAN;
+ Đọc hiểu được các bản vẽ thiết kế, thi công mạng máy tính; + Phân
biệt được các chuẩn kết nối mạng cục bộ và các thiết bị mạng; + Mô
tả được nguyên tắc hoạt động của các thiết bị mạng cơ bản. - Về kỹ năng:
+ Thiết kế được các mạng LAN cơ bản và nâng cao bằng phần mềm Visio;
+ Lắp đặt được các thiết bị trong một hệ thống mạng LAN
+ Cài đặt được hệ điều hành mạng và cấu hình được các dịch vụ mạng LAN cơ bản; -
Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
+ Có khả năng làm việc độc lập hoặc làm việc theo nhóm với ý thức trách nhiệm cao;
+ Hướng dẫn, giám sát và đánh giá được kết quả thực hiện của những người
khác trong nhóm làm việc;
+ Có ý thức tự giác học tập, tích lũy kiến thức, kinh nghiệm để nâng cao trình độ chuyên môn;
Nội dung của mô đun:
Bài 1: Tổng quan về thiết kế và cài đặt mạng
Mã bài: MĐ13-01 Giới thiệu:
Ngày nay, mạng máy tính đã trở thành một hạ tầng cơ sở quan trọng của
tất cả các tổ chức doanh nghiệp. Hầu hết người ta chỉ chú trọng đến việc hệ thống
phần cứng mạng máy tính mà không quan tâm đến yêu cầu khai thác sử dụng
mạng về sau. Điều này có thể dẫn đến hai trường hợp: lãng phí trong đầu tư hoặc
mạng không đáp ứng đủ cho nhu cầu sử dụng. Chính vì vậy, ngay từ khâu chuẩn
bị, lên kế hoạch và sau đó là triển khai hạ tầng mạng cần phải tính đến nhiều yếu
tố khác nhau, tất cả các yếu tố này được tổng hợp lại thành những “phương pháp
thiết kế hệ thống mạng”. Một hệ thống mạng nếu được thiết kế tốt sẽ hoạt động
tốt, đáp ứng được các yêu cầu của người dùng, dễ dàng bảo trì và nâng cấp, chi
phí đầu tư thấp mà đem lại hiệu quả cao. Mục tiêu:
- Trình bày được các kiến thức tổng quan về mạng máy tính
- Mô tả được quy trình thiết kế một hệ thống mạng;
- Lập được bảng kế hoạch khảo sát, phân tích, thiết kế và xây dựng
mạng; Nội dung chính: 1. Giới thiệu
1.1.Giới thiệu mạng máy tính lOMoAR cPSD| 59691467 6
Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính được nối với nhau bởi môi
trường truyền dẫn theo một cấu trúc mạng và thông qua đó các máy tính trao đổi
thông tin được với 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. 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.
Hình 1: Mô hình mạng máy tính
1.2. Mục đích kết nối mạng
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 máy tính 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 sự cố trong hệ thống thì chúng có
thể được khôi phục nhanh chóng. Trong trường hợp sự cố xảy ra trên một trạm
làm việc thì người ta cũng có thể sử dụng những trạm khác để thay thế.
- Nâng cao chất lượng và hiệu quả khai thác thông tin: Khi thông tin có thể
được sử 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; lOMoAR cPSD| 59691467 7
+ 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 phạm vi toàn 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 phát triển mạng máy tính. 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 mạng và
gây ra việc mất mát thông tin một cách đáng tiếc.
Hiện nay, việc làm thế nào để 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.
1.3. Tiến trình xây dựng mạng
Trong thực tế, tiến trình xây dựng mạng máy tính trải qua các bước thực hiện
với các giai đoạn như sau:
- Khảo sát thực tế và tổng hợp các yêu cầu về nghiệp vụ cũng như yêu
cầuvề phục vụ của tổ chức, doanh nghiệp sở hữu hệ thống mạng;
- Phân tích cụ thể các yêu cầu đặt ra đối với hệ thống mạng;
- Thiết kế giải pháp mạng;
- Cài đặt hệ thống mạng; - Kiểm thử hệ thống;
- Vận hành và bảo trì hệ thống mạng.
2. Quy trình thiết kế hệ thống mạng theo phương pháp PPDIOO
Để thiết kế một hệ thống mạng đáp ứng nhu cầu của khách hàng hay một tổ
chức nào đó thì mục tiêu kỹ thuật và các ràng buộc kỹ thuật phải được xác định.
Cisco đã chính thức hoá chu trình sống của một mạng thành 6 giai đoạn : Prepare
(chuẩn bị), Plan (kế hoạch), Design (thiết kế), Implement (thực hiện), Operate
(hoạt động) và Optimize (tối ưu hoá) .
Các giai đoạn cụ thể trong quy trình bao gồm:
- Prepare - Chuẩn bị: Giai đoạn này bao gồm việc thiết lập các yêu
cầu củacá nhân, tổ chức, phát triển một chiến lược mạng, và đề xuất một
kiến trúc mạng mới cao cấp hơn , xác định các công nghệ tốt nhất có thể hỗ trợ kiến trúc.
- Plan - Kế hoạch: Giai đoạn này liên quan đến việc xác định các yêu
cầu mạng dựa trên các mục tiêu, cơ sở vật chất, nhu cầu của người dùng,
từ đó đưa ra kế hoạch phát triển mạng đang có hay làm một mạng mới. lOMoAR cPSD| 59691467 8
Việc lên kế hoạch là cần thiết để giúp quản lý các nhiệm vụ, trách nhiệm,
các cột mốc quan trọng và nguồn lực cần thiết để thực hiện thay đổi cho
hệ thống mạng. Các kế hoạch dự án phải phù hợp với phạm vi, chi phí,
thông số tài nguyên được thành lập trong các yêu cầu ban đầu.
- Design - Thiết kế: Trong giai đoạn thiết kế, các chuyên gia thiết kế
mạng sẽ phát triển và trình bày các thiết kế ở mức độ chi tiết mà họ sẽ thực
hiện để đáp ứng yêu cầu cho các nhu cầu sử dụng hiện tại cũng như tính
sẵn sàng, bảo mật, khả năng mở rộng và hiệu suất của hệ thống mạng.
- Implement - Thực hiện: Sau khi giai đoạn thiết kế hoàn thành, việc
thực hiện sẽ được triển khai và tiến hành theo đúng bản thiết kế.
- Operate - Hoạt động: Giai đoạn này là đưa hệ thống vào sử dụng để
giám sát và kiểm tra tính sẵn sàng, ổn định của hệ thống, có thể thêm hay
bớt thiết bị nếu không cần thiết trong giai đoạn này để giảm chi phí và tối ưu hoá hệ thống.
- Optimize - Tối ưu hóa: Ở giai đoạn này, hệ thống mạng sẽ được hoàn
tất. Tuy nhiên, ta tiếp tục làm việc với khách hàng để xác định và thiết lập
các ưu tiên cải tiến hệ thống, xử lý các sự cố, tối ưu hóa hệ thống. Trong
quy trình PPDIOO, giai đoạn tối ưu hóa có thể đề xuất thiết kế lại mạng
mới nếu trong quá trình sử dụng có vấn đề về hệ thống hay phát sinh lỗi
hoặc không đáp ứng được nhu cầu.
Với quy trình tuần hoàn khép kín như vậy đem lại những lợi ích sau:
- Chuẩn bị tốt sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho công việc lên kế hoạch thiếtkế và triển khai;
- Lên kế hoạch xây dựng hạ tầng mạng cẩn thận, sử dụng công nghệ,
phânbố tài nguyên hợp lý giúp cho doanh nghiệp tiết kiệm được chi phí triển khai;
- Thiết kế mạng hợp lý, vận hành hiệu quả, tăng tính sẵn sàng của hệthống mạng;
- Xây dựng chiến lược về mặt công nghệ cũng giúp cho doanh nghiệp
linhhoạt hơn khi đáp ứng những nhu cầu thực tiễn;
- Tối ưu hóa tốc độ truy cập ứng dụng, dịch vụ;
- Đảm bảo tính sẵn sàng, tin cậy, yếu tố bảo mật được nâng cao;
- Dễ dàng trong việc triển khai, sau khi xây dựng xong mạng hoạt
động ổnđịnh với hiệu suất cao.
Sau đây là các bước trong quy trình thiết kế mạng máy tính dựa theo phương pháp PPDIOO. 2.1. Chuẩn bị
Thu thập thông tin khách hàng: lOMoAR cPSD| 59691467 9
Đây là bước chúng ta thu thập thông tin về yêu cầu của doanh nghiệp, khả
năng mở rộng, phát triển của doanh nghiệp cũng như hạ tầng hệ thống mạng, từ
đó đề xuất cho doanh nghiệp những mô hình mạng phác thảo ban đầu. Có thể đưa
ra các đánh giá và chọn lọc những công nghệ thích hợp cho hệ thống mạng sắp
xây dựng, nhằm đáp ứng tốt nhất nhu cầu của doanh nghiệp, thông qua đó đánh
giá được mức độ tài chính hợp lý của doanh nghiệp đối với tính khả thi của dự án.
Chúng ta tiến hành thu thập thông tin về yêu cầu của phía doanh nghiệp từ
nhiều đối tượng khác nhau như từ đội ngũ kỹ sư điều hành hệ thống mạng (đối
với hệ thống mạng có sẵn và cần chúng ta nâng cấp), từ phía người dùng cá nhân,
quan điểm quản lý của người quản lý. Hạ tầng mạng cần phải được thiết kế sao
cho có thể đáp ứng được những yêu cầu tối thiểu mà các ứng dụng đòi hỏi chẳng
hạn như băng thông, độ trễ, thời gian phản hồi.
Mục đích của công việc thu thập thông tin là nhằm xác định mong muốn của
khách hàng trên mạng mà chúng ta sắp xây dựng. Những câu hỏi cần được khách
hàng trả lời trong giai đoạn này là:
- Công ty anh/chị thiết lập mạng để làm gì?
- Các máy tính nào của công ty sẽ được nối mạng?
- Những phòng ban nào? Cá nhân nào sẽ được kết nối mạng, mức độ
khaithác sử dụng mạng của từng người, nhóm người ra sao?
- Tương lai tới công ty anh/chị có nối thêm máy tính vào mạng không,
nếucó thì dự định triển khai ở đâu? số lượng dự kiến là bao nhiêu?
Phương pháp thực hiện của giai đoạn này là chúng ta phải phỏng vấn khách
hàng, nhân viên các phòng ban có máy tính sẽ nối mạng. Thông thường các đối
tượng mà chúng ta phỏng vấn không có chuyên môn sâu hoặc không có chuyên
môn về mạng. Cho nên chúng ta nên tránh sử dụng những thuật ngữ chuyên môn
để trao đổi với họ. Chẳng hạn nên hỏi khách hàng: chúng ta có muốn người trong
cơ quan chúng ta gởi mail được cho nhau không?, hơn là hỏi: chúng ta có muốn
cài đặt Mail server cho mạng không?. Những câu trả lời của khách hàng thường
không có cấu trúc, rất lộn xộn, nó xuất phát từ góc nhìn của người sử dụng, không
phải là góc nhìn của kỹ sư mạng. Người thực hiện phỏng vấn phải có kỹ năng và
kinh nghiệm trong lĩnh vực này. Phải biết cách đặt câu hỏi và tổng hợp thông tin.
Một công việc cũng hết sức quan trọng trong giai đoạn này là quan sát thực
địa để xác định những nơi dây cáp mạng sẽ đi qua, khoảng cách xa nhất giữa hai
máy tính trong mạng, dự kiến đường đi của dây mạng, quan sát hiện trạng công
trình kiến trúc nơi mạng sẽ đi qua. Thực địa đóng vai trò quan trọng trong việc
chọn công nghệ và ảnh hưởng lớn đến chi phí mạng. Chú ý đến ràng buộc về mặt
thẩm mỹ cho các công trình kiến trúc khi chúng ta triển khai đường dây mạng
bên trong nó. Giải pháp để nối kết mạng cho 2 tòa nhà tách rời nhau bằng một
khoảng không phải đặc biệt lưu ý. Sau khi khảo sát thực địa, cần vẽ lại thực địa lOMoAR cPSD| 59691467 10
hoặc yêu cầu khách hàng cung cấp cho chúng ta sơ đồ thiết kế của công trình kiến
trúc mà hệ thống mạng sẽ đi qua.
Trong quá trình phỏng vấn và khảo sát thực địa, ta cũng cần tìm hiểu yêu
cầu trao đổi thông tin giữa các phòng ban, bộ phận trong cơ quan với khách hàng,
mức độ thường xuyên và lượng thông tin trao đổi. Điều này giúp ích ta trong việc
chọn băng thông cần thiết cho các nhánh mạng sau này. Sau khi đã khảo sát,
phỏng vấn chúng ta cần tổng hợp lại các thông tin để trả lời các câu hỏi sau:
- Những dịch vụ, ứng dụng nào sẽ được triển khai?
- Yêu cầu cụ thể từ phía khách hàng là gì?
- Kinh phí mà doanh nghiệp đầu tư cho hệ thống mạng là bao nhiêu?
- Công nghệ nào có thể sử dụng cho hệ thống mạng sắp xây dựng?
- Chọn lọc các công nghệ khả thi phù hợp với khả năng tài chính củadoanh nghiệp. Phân tích yêu cầu:
Khi đã có được yêu cầu của khách hàng, bước kế tiếp là ta đi phân tích yêu
cầu để xây dựng bảng Đặc tả yêu cầu hệ thống mạng, trong đó xác định rõ những vấn đề sau:
- Những dịch vụ mạng nào cần phải có trên mạng ? (Dịch vụ chia sẻ
tập tin, chia sẻ máy in, Dịch vụ web, Dịch vụ thư điện tử, Truy cập Internet hay không?, ...)
- Mô hình mạng là gì? (Workgroup hay Client / Server? ...)
- Mức độ yêu cầu an toàn mạng.
- Ràng buộc về băng thông tối thiểu trên mạng.
2.2. Lên kế hoạch thực hiện
Lên kế hoạch mua các thiết bị mạng:
Chi phí cho dự án là có hạn, các doanh nghiệp sẽ chỉ giành cho hệ thống
mạng của họ những khoản kinh phí nhất định. Vì vậy cần chọn lựa thiết bị phù
hợp, lên danh sách các thiết bị cần sử dụng để tránh hiện tượng mua thừa thiết bị
hoặc mua thiết bị nhưng không dùng được. Để làm điều này chúng ta đi xây dựng các bảng sau:
- Bảng thống kê danh sách các thiết bị hạ tầng mạng cần dùng;- Bảng
thông tin chi tiết của các thiết bị sẽ dùng;
- Bảng thông tin cần cấu hình cho các thiết bị cụ thể.
Lên kế hoạch cài hệ điều hành mạng và các ứng dụng:
Một mô hình mạng có thể được cài đặt dưới nhiều hệ điều hành khác nhau.
Chẳng hạn với mô hình Domain, ta có nhiều lựa chọn như: Windows Server,
Netware, Unix, Linux,...Tương tự, các giao thức thông dụng như TCP/IP,
NETBEUI, IPX/SPX cũng được hỗ trợ trong hầu hết các hệ điều hành. Chính vì lOMoAR cPSD| 59691467 11
thế ta có một phạm vi chọn lựa rất lớn. Quyết định chọn lựa hệ điều hành mạng
thông thường dựa vào các yếu tố như:
- Giá thành mua hệ điều hành;
- Sự quen thuộc của khách hàng đối với hệ điều hành;
- Sự quen thuộc của người xây dựng mạng đối với hệ điều hành.
Hệ điều hành là nền tảng để cho các phần mềm sau đó vận hành trên nó. Giá
thành phần mềm của giải pháp không phải chỉ có giá thành của hệ điều hành được
chọn mà nó còn bao gồm cả giá thành của các phầm mềm ứng dụng chạy trên nó.
Hiện nay có 2 xu hướng chọn lựa hệ điều hành mạng: các hệ điều hành mạng của
Microsoft Windows hoặc các phiên bản của Linux. Sau khi đã chọn hệ điều hành
mạng, bước kế tiếp là tiến hành chọn các phần mềm ứng dụng cho từng dịch vụ.
Các phần mềm này phải tương thích với hệ điều hành đã chọn.
Lập các bảng biểu khác:
- Lập bản báo giá thiết bị, phần mềm
- Lập bản hợp đồng thông qua các quy định của chính để giúp mang
tính pháp lý bảo vệ cho các bên khi có vấn đề sảy ra, có đầy đủ thông tin của bên A, chữ lý, con dấu.
- Lập bản thanh lý hợp đồng nhằm mục đích khi hai bên đã lắp đặt,
triểnkhai hệ thống mạng xong cần sự sác nhận để giúp thanh toán và bảo trì,
bảo hành sau này, có đầy đủ thông tin của bên A, chữ ký, con dấu, thời gian hoàn thành.
Sau khi đã xác định được những dịch vụ, ứng dụng sẽ được triển khai, yêu
cầu của khánh hàng, kinh phí cho việc xây dựng hệ thống; chọn được thiết bị,
phần mềm thích hợp dựa trên những thông tin đã thu thập được từ khách hàng thì
bước tiếp theo trong quy trình thiết kế là cần xây dựng các giải pháp công nghệ
có thể đáp ứng tốt nhất nhu cầu của người sử dụng. Lưu ý là những giải pháp
công nghệ được đề xuất không chỉ đáp ứng được những nhu cầu trước mắt, mà
còn phải đáp ứng được nhu cầu mở rộng, khả năng phát triển sau này. Vì vậy cần
phải cân nhắc đến nhiều yếu tố, khía cạnh khác nhau. 2.3. Thiết kế
Đây là quy trình mang tính chất quyết định lên toàn bộ hệ thống mạng. Việc
thiết kế phải dựa trên những thông tin thu thập ban đầu trong quy trình chuẩn bị,
cũng như những giải pháp công nghệ đã được lựa chọn trước đó trong quy trình
lên kế hoạch. Một mô hình thiết kế hợp lý cần phải đảm bảo yếu tố sẵn sàng, độ
tin cậy, yếu tố bảo mật, khả năng mở rộng, cũng như yếu tố về mặt hiệu suất hoạt
động. Quy trình bao gồm các công việc sau:
- Thiết kế lớp ứng dụng và dịch vụ mạng: dịch vụ chia sẻ tập tin, chia
sẻ máy in, dịch vụ web, dịch vụ thư điện tử, thiết kế hệ thống truy cập
Internet cho hệ thống mạng. lOMoAR cPSD| 59691467 12
- Lựa chọn công nghệ mạng: chọn công nghệ mạng sẽ áp dụng cho hệ thống mạng máy tính.
- Quy hoạch địa chỉ IP: Bất kỳ một thiết bị nào khi tham gia vào mạng
cần có một địa chỉ IP để phân biệt và trao đổi thông tin trên mạng. Như vậy
khi xây dựng hệ thống mạng chúng ta cần chỉ ra xác định dải địa chỉ IP sẽ
cấp cho từng mạng, từng phòng ban. Địa chỉ IP cụ thể cho từng thiết bị (PC,
Server), địa chỉ IP cấp cho từng cổng của Router, từng VLAN của switch.
- Thiết kế về mặt định tuyến: Để các mạng khác nhau có thể kết nối
được với nhau thì chúng ta cần phải sử dụng Router để định tuyến, giúp các
mạng biết thông tin về nhau. Router là thiết bị lớp 3 thường được sử dụng
để cấu hình định tuyến giữa các mạng. Trên router có thể cấu hình nhiều
giao thức định tuyến, mỗi giao thức có một ưu và nhược điểm riêng. Chúng
ta cần lựa chọn và thiết kế giao thức định tuyến phù hợp và tối ưu nhất cho hệ thống.
- Thiết kế kiến trúc bảo mật: khi tham gia vào mạng người dùng phải
đối diện với những nguy cơ bị các hacker tấn công vào hệ thống với các ý
đồ, mục đích khác nhau. Nếu hệ thống mạng có hệ thống máy chủ, dữ liệu
quan trọng thì tốt nhất nên có thiết bị bảo mật (PIX, ASA) hoặc hệ thống
tường lửa (ISA, IDS) để bảo vệ các hệ thống khỏi các nguy cơ tấn công trên mạng.
- Thiết kế hạ tầng mạng (sơ đồ logic): Đưa ra mô hình, sự bố trí và
liên kết giữa các thiết bị. Sơ đồ hạ tầng mạng bao gồm các thiết bị mạng, tên
từng thiết bị, mối liên hệ về sự liên kết giữa các thiết bị, vị trí của các thiết
bị, thông tin cổng kết nối, thông tin địa chỉ IP cho các phòng ban và các thiết bị.
- Thiết kế mô hình vật lý: Sơ đồ mạng ở mức vật lý mô tả chi tiết về
vị trí, đường đi của dây mạng, vị trí của các thiết bị nối kết mạng như Hub,
Switch, Router, vị trí các máy chủ và các máy trạm. Nhìn vào mô hình vật
lý chúng ta có thể biết được hệ thống mạng có những thiết bị gì? Thiết bị
được đặt ở đâu? Thiết bị nào kết nối với thiết bị nào? lOMoAR cPSD| 59691467 13
Hình 2: Ví dụ về sơ đồ vật lý mạng doanh nghiệp
- Thiết kế hệ thống tài liệu: Lưu trữ các thông tin liên quan trong quá
trình thiết kế hạ tầng mạng giữ vai trò hết sức quan trọng trong vấn đề khắc
phục sự cố sau này, nâng cấp, mở rộng hệ thống mạng. Tài liệu thường được bố cục theo dạng sau:
+ Những yêu cầu từ phía doanh nghiệp cần phải đảm bảo trong quá trình
thiết kế, khả năng tài chính doanh nghiệp, mục đích thiết kế;
+ Sơ đồ đấu nối vật lý, sơ đồ quy hoạch địa chỉ IP, giao thức định tuyến được
sử dụng, thống kê các ứng dụng trên hệ thống mạng, danh sách các thiết bị router,
switch cùng những thiết bị khác, thông tin cấu hình trên những thiết bị này, những
mô tả chú thích liên quan;
+ Thiết kế: lưu trữ những thông tin liên quan đến việc thiết kế chẳng hạn
như sơ đồ đấu nối vật lý, sơ đồ địa chỉ ảo, địa chỉ IP, giao thức định tuyến được
sử dụng, thông tin cấu hình bảo mật;
+ Thông tin tổng hợp về kết quảng nghiệm thu thiết kế hạ tầng mạng;
+ Kế hoạch thực hiện: Ghi chép đầy đủ các bước trong quá trình triển khai;
+ Phụ lục: lưu trữ danh sách các thiết bị (dòng sản phẩm, phiên bản), thông
tin cấu hình và một vài chú thích khác. 1.4. Triển khai
Tại quy trình này, các thiết bị mới cần phải được cài đặt và cấu hình phù hợp
với những thiết kế đã quy định, hoặc có thể nâng cấp, thay thế thiết bị đối với hạ lOMoAR cPSD| 59691467 14
tầng mạng trước đó. Theo đúng nguyên tắc, nhất là đối với mô hình mạng lớn,
mỗi bước trong quy trình thực hiện cần phải tuân thủ theo những tiến độ mô tả,
ghi chép lại các công việc đã thực hiện, thời gian thực hiện, lưu trữ dự phòng
thông tin cấu hình nhằm khôi phục lại cấu hình ban đầu khi có sự cố xảy ra, ghi
chú lại các thông tin cần thiết khác. Các công việc này cũng cần phải được tuân
thủ cho những lần nâng cấp, chỉnh sửa hệ thống mạng sau này trước khi bước sang quy trình vận hành.
Lắp đặt phần cứng: Cài đặt phần cứng liên quan đến việc đi dây mạng và lắp
đặt các thiết bị nối kết mạng (Hub, Switch, Router) vào đúng vị trí như trong thiết
kế mạng ở mức vật lý đã mô tả.
Cài đặt và cấu hình phần mềm: Tiến trình cài đặt phần mềm bao gồm:
- Cài đặt hệ điều hành mạng cho các server, các máy trạm - Cài đặt và
cấu hình các dịch vụ mạng.
- Tạo người dùng, phân quyền sử dụng mạng cho người dùng.
Tiến trình cài đặt và cấu hình phần mềm phải tuân thủ theo sơ đồ thiết kế
mạng mức luận lý đã mô tả. Việc phân quyền cho người dùng phải theo đúng
chiến lược khai thác và quản lý tài nguyên mạng. Nếu trong mạng có sử dụng
router hay phân nhánh mạng con thì cần thiết phải thực hiện bước xây dựng bảng
chọn đường trên các router và trên các máy tính. 1.5. Vận hành
Quy trình này được tiến hành mỗi ngày nhằm đảm bảo sự vận hành liên tục
của hệ thống. Các công việc cần thực hiện trong quy trình này gồm quản lý, giám
sát các thành phần mạng, duy trì hoạt động định tuyến ổn định, giám sát, cải thiện
hiệu suất hoạt động, phát hiện và xử lý các sự cố phát sinh, kiểm tra tổng thể hoạt
động của toàn bộ hệ thống. Có những công cụ hữu hiệu hỗ trợ quy trình vận hành
chẳng hạn như: Syslog, SNMP, khiến việc quản lý được tập chung hơn, hỗ trợ rất
nhiều trong vấn đề phát sinh lỗi, giám sát hiệu suất hoạt động mạng, cung cấp
thông tin làm nền tảng phục vụ cho quy trình tới ưu hóa.
1.6. Tối ưu hóa hệ thống
Ở giai đoạn này, hệ thống mạng đã được hoàn tất. Tuy nhiên, để hệ thống
hoạt động tốt thì bộ phân thi công mạng vẫn phải tiếp tục xác định và thiết lập
các ưu tiên cải tiến hệ thống. Xử lý sự cố, tối ưu hóa hệ thống. Trong quá trình
PPDIOO, giai đoạn tối ưu hóa có thể đề xuất thiết kế lại mạng mới nếu trong quá
trình sử dụng có vấn đề về hệ thống hay phát sinh lỗi hoặc không đáp ứng được nhu cầu. Bài tập:
1. Nêu các bước cần phải thực hiện để xây dựng 1 mạng máy tính. Trong cácbước
trên bước nào quan trọng nhất? vì sao?
2. Thiết kế giải pháp trong việc xây dựng mạng là gì? lOMoAR cPSD| 59691467 15
3. Thiết kế hệ thống mạng cho một công ty hay trường học theo yêu cầu sau:
- Thu thập yêu cầu của khách hàng; - Phân tích yêu cầu; - Thiết kế giải pháp;
Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập:
- Khảo sát được nơi cần thiết kế hệ thống mạng; - Thiết kế được sơ đồ ở mức
luân lý; - Thiết kế được sơ đồ ở mức vật lý. lOMoAR cPSD| 59691467 16
Bài 2: Mạng LAN và thiết bị mạng LAN
Mã bài: MĐ14-02 Giới thiệu:
Phần lớn các tổ chức doanh nghiệp có quy mô vừa và nhỏ triển khai mạng
máy tính theo mô hình mạng cục bộ - LAN với những ưu điểm về kinh phí thực
hiện, tốc độ, sự ổn định, dễ triển khai, quản lý và nâng cấp. Tuy nhiên, để có thể
xây dựng một mạng LAN đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của người sử dụng thì ta
cần nắm vững các kiến thức và kỹ năng cơ bản về mạng LAN và thiết bị sử dụng trong mạng LAN. Mục tiêu:
- Mô tả được chức năng của Switch và Router trong mạng LAN;
- Trình bày được kiến trúc bộ chuyển mạch, bộ định tuyến; - Phân
loại được các bộ chuyển mạch, bộ định tuyến; - Cấu hình cơ bản các thiết bị mạng LAN. Nội dung chính:
1. Các chuần mạng cục bộ
1.1. Phân loại mạng theo kỹ thuật chuyển mạch
Mạng cục bộ (LAN - Local Area Network) thường được biết đến như một
mạng truyền dữ liệu tốc độ cao triển khai trong một phạm vi nhỏ như một phòng,
một tòa nhà hay một khu vực. Trong khi mạng diện rộng (WAN – Wide Area
Network) có phạm vi lớn hơn, có thể trải dài trên một quốc gia, một châu lục hay
thậm chí cả hành tinh. Đây là cách phân loại mạng dựa trên tiêu chuẩn phân loại
là phạm vi địa lý. Ngoài ra, ta có thể phân loại mạng dựa vào kỹ thuật truyền tải
thông tin sử dụng trong mạng.
Mạng LAN sử dụng kỹ thuật mạng quảng bá (Broadcast network), trong đó
các thiết bị cùng chia sẽ một kênh truyền chung. Khi một máy tính truyền tin, các
máy tính khác đều nhận được thông tin. Ngược lại, mạng WAN sử dụng kỹ thuật
Mạng chuyển mạch (Switching Network), có nhiều đường nối kết các thiết bị
mạng lại với nhau. Thông tin trao đổi giữa hai điểm trên mạng có thể đi theo
nhiều đường khác nhau. Chính vì thế cần phải có các thiết bị đặc biệt để định
đường đi cho các gói tin, các thiết bị này được gọi là bộ chuyển mạch hay bộ
chọn đường (router). Ngoài ra để giảm bớt số lượng đường nối kết vật lý, trong
mạng WAN còn sử dụng các kỹ thuật đa hợp và phân hợp.
1.2. Mạng cục bộ và giao thức điều khiển truy cập đường truyền
Vì chỉ có một đường truyền vật lý trong mạng LAN, tại một thời điểm nào
đó LAN chỉ cho phép một thiết bị được sử dụng đường truyền để truyền tin. Nếu
có hai máy tính cùng gởi dữ liệu ở tại một thời điểm sẽ dẫn đến tình trạng đua lOMoAR cPSD| 59691467 17
tranh. Dữ liệu của hai thiết bị này sẽ bị phủ lấp lẫn nhau, không sử dụng được. Vì
thế cần có một cơ chế để giải quyết sự cạnh tranh đường truyền giữa các thiết bị.
Người ta gọi phương pháp giải quyết cạnh tranh đường truyền giữa các thiết bị
trong một mạng cục bộ là Giao thức điều khiển truy cập đường truyền (Media
Access Control Protocol hay MAC Protocol). Có hai giao thức chính thường được
dùng trong các mạng cục bộ là: Giao thức CSMA/CD (Carrier Sense Multiple
Access with Collision Detection) và Token Passing.
Trong các mạng sử dụng giao thức CSMA/CD như Ethernet chẳng hạn, các
thiết bị mạng tranh nhau sử dụng đường truyền. Khi một thiết bị muốn truyền tin,
nó phải lắng nghe xem có thiết bị nào đang sử dụng đường truyền hay không.
Nếu đường truyền đang rãnh, nó sẽ truyền dữ liệu lên đường truyền. Trong quá
trình truyền tải, nó đồng thời lắng nghe, nhận lại các dữ liệu mà nó đã gởi đi để
xem có sự đụng độ với dữ liệu của các thiết bị khác hay không. Một cuộc đụng
độ xảy ra nếu cả hai thiết bị cùng truyền dữ liệu một cách đồng thời. Khi đụng độ
xảy ra, mỗi thiết bị sẽ tạm dừng một khoản thời gian ngẫu nhiên nào đó trước khi
thực hiện truyền lại dữ liệu bị đụng độ. Khi mạng càng bận rộn thì tần suất đụng
độ càng cao. Hiệu suất của mạng giảm đi một cách nhanh chóng khi số lượng các
thiết bị nối kết vào mạng tăng lên.
Trong các mạng sử dụng giao thức Token-passing như Token Ring hay
FDDI, một gói tin đặc biệt có tên là thẻ bài (Token) được chuyển vòng quanh
mạng từ thiết bị này đến thiết bị kia. Khi một thiết bị muốn truyền tải thông tin,
nó phải đợi cho đến khi có được token. Khi việc truyền tải dữ liệu hoàn thành,
token được chuyển sang cho thiết bị kế tiếp. Nhờ đó đường truyền có thể được
sử dụng bởi các thiết bị khác. Tiện lợi lớn nhất của mạng Token-passing là ta có
thể xác định được khoản thời gian tối đa một thiết bị phải chờ để có được đường
truyền và gởi dữ liệu. Chính vì thế mạng Token-passing thường được sử dụng
trong các môi trường thời gian thực, như điều khiển thiết bị công nghiệp, nơi mà
thời gian từ lúc phát ra một tín hiệu điều khiển cho đến khi thiết bị nhận được tín
hiệu luôn đảm bảo phải nhỏ hơn một hằng số cho trước.
1.3. Các sơ đồ nối kết mạng LAN (LAN Topologies)
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. LAN topology định
nghĩa cách thức mà ở đó các thiết bị trong mạng LAN được tổ chức sắp xếp. Có
ba sơ đồ nối kết mạng LAN phổ biến là: dạng thẳng (Bus), dạng hình sao (Star)
và dạng hình vòng (Ring).
- Bus topology là một mạng với kiến trúc tuyến tính trong đó
dữ liệu truyền tải của một trạm sẽ được lan truyền trên suốt chiều
dài của đường truyền và được nhận bởi tất cả các thiết bị khác.
- Star topology là một kiến trúc mạng trong đó bao gồm một
trung tâm và các nút thông tin. Các nút thông tin là các trạm đầu lOMoAR cPSD| 59691467 18
cuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng. Đây là sơ đồ kết
nối mạng LAN được sử dụng phổ biến nhất hiện nay.
- Ring topology là một kiến trúc mạng mà nó bao gồm một loạt
các thiết bị được nối lại với nhau trên một kênh truyền có hướng theo dạng vòng.
Hình 1: Mạng LAN có cấu trúc dạng hình sao
1.4. Các loại thiết bị sử dụng trong mạng LAN
Để xây dựng mạng LAN, người ta thường dùng các thiết bị sau:
- Card giao tiếp mạng (NIC- Network Interface Card) - Dây cáp mạng (Cable)
- Bộ khuyếch đại (Repeater)
- Bộ tập trung nối kết (HUB) - Cầu nối (Brigde)
- Bộ chuyển mạch (Switch)
- Bộ chọn đường (Router)
1.5. Các tổ chức chuẩn hóa mạng Ethernet
Để các thiết bị phần cứng mạng của nhiều nhà sản xuất khác nhau có thể đấu
nối, trao đổi thông tin được với nhau trong một mạng cục bộ thì chúng phải được
sản xuất theo cùng một chuẩn. Dưới đây là một số tổ chức chuẩn hóa quan trọng
liên quan đến các thiết bị mạng:
- EIA (Electronic Industry Association)
- TIA (Telecom Industry Association)
- ISO (International Standard Organization)
- ANSI (American National Standard Institute)
- IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)
Trong đó hai tổ chức TIA và EIA kết hợp với nhau để đưa ra nhiều đặc tả
cho các thiết bị truyền dẫn cũng như đưa ra nhiều sơ đồ nối dây. IEEE có nhiều lOMoAR cPSD| 59691467 19
tiểu ban (Committee). Trong đó Tiểu ban 802 phụ trách về các chuẩn cho mạng
cục bộ. Một số chuẩn mạng cục bộ quan trọng do tiểu ban này đưa ra:
- 802.3: Chuẩn cho mạng Ethernet
- 802.4: Chuẩn cho mạng Token-Bus - 802.5: Chuẩn mạng Token-Ring -
802.11: Chuẩn mạng không dây.
Các chuẩn do IEEE 802 định nghĩa thực hiện chức năng của tầng 2 trong mô
hình tham khảo OSI. Tuy nhiên, chúng chia tầng 2 thành hai tầng con (sublayer)
là Tầng con điều khiển nối kết luận lý (LLC - Logical Link Control) và Tầng con
điều khiển truy cập đường truyền (MAC – Medium Access Control).
Tầng con điều khiển truy cập đường truyền đảm bảo cung cấp dịch truyền
nhận thông tin theo kiểu không nối kết. Trong khi tầng con điều khiển nối kết
luận lý cung cấp dịch vụ truyền tải thông tin theo kiểu định hướng nối kết. Mạng Ethernet:
Thuật ngữ Ethernet dùng để chỉ đến họ mạng cục bộ được xây dựng theo
chuẩn IEEE 802.3 sử dụng giao thức CSMA/CD để chia sẻ đường truyền chung.
Ethernet được xem như là kỹ thuật mạng cục bộ chủ đạo trên thị trường nối kết
các máy tính cá nhân lại với nhau (chiếm khoảng 85% thị trường) bởi vì giao thức
của nó có các đặc tính sau:
- Dễ hiểu, dễ cài đặt, quản trị và bảo trì
- Cho phép chi phí xây dựng mạng thấp
- Cung cấp nhiều sơ đồ nối kết mềm dẽo trong cài đặt
- Đảm bảo thành công việc liên nối kết mạng và vận hành của mạng cho dù
các thiết bị được cung cấp bởi nhiều nhà sản xuất khác nhau.
Một số chuẩn mạng Ethernet phổ biến:
- Chuẩn mạng Ethernet 10BASE-5 - Chuẩn mạng Ethernet 10BASE-2 -
Chuẩn mạng Ethernet 10BASE-T Mạng Fast Ethernet :
Để tăng tốc độ truyền dữ liệu, chuẩn mạng Fast Ethernet đã được phát triển
với tốc độ tăng gấp 10 lần sơ với chuẩn mạng Ethernet, tức 100 Mbps. Về cơ bản
Fast Ethernet vẫn sử dụng giao thức CSMA/CD để chia sẻ đường truyền chung
giữa các máy tính. Fast Ethernet định nghĩa 3 chuẩn mạng ở tầng vật lý là
100Base-Tx, 100Base-T4 và 100Base- FX.
Chuẩn mạng 100Base-TX và 100 Base-T4 sử dụng topology dạng hình sao,
với một Hub làm trung tâm, cùng các loại đầu nối UTP tương tự như chuẩn
10Base-T. Hub trong chuẩn Fast Ethernet được phân thành 2 loại là Hub lớp
1(Class 1) và Hub lớp 2 (Class 2). Hub lớp 2 chỉ cho phép hai nhánh mạng có
cùng kiểu tín hiệu giao tiếp với nhau. Ví dụ như giữa nhánh 100BaseTX và
100Base-TX hay giữa nhánh mạng 100Base-T4 và 100Base-T4. Ta có thể nối 2
Hub lớp 2 lại với nhau với khoảng cách tối đa giữa chúng là 5m. lOMoAR cPSD| 59691467 20
Hiện nay chuẩn mạng 100Base-TX được sử dụng nhiều nhất vì nó cung cấp
tốc độ cao, ổn định, dễ thi công và không quá đắt tiền. Chuẩn 100BaseFX cũng
được sử dụng đến trong trường hợp đường kính mạng vượt quá tầm của chuẩn
100Base-TX (Trong khoảng từ 100 đến 2.000 mét).
2. Thiết bị chuyển mạch - Switch
2.1. Chức năng và đặc tính của Switch
LAN Switch là một thiết bị hoạt động ở tầng Liên kết dữ liệu ( Data Link),
kết nối mạng LAN bằng switch được mô tả như hình sau:
Hình 2: Kết nối mạng LAN bằng Switch
Switch có đầy đủ tất cả các tính năng của một cầu nối trong suốt như:
- Học vị trí các máy tính trên mạng
- Chuyển tiếp khung từ nhánh mạng này sang nhánh mạng khác một cách có chọn lọc
Ngoài ra Switch còn hỗ trợ thêm nhiều tính năng mới như:
- Hỗ trợ đa giao tiếp đồng thời: Cho phép nhiều cặp giao tiếp diễn ra một
cách đồng thời nhờ đó tăng được băng thông trên toàn mạng.
- Hỗ trợ giao tiếp song công (Fullduplex communication): Tiến trình gởi
khung và nhận khung có thể xảy ra đồng thời trên một cổng. Điều này làm tăng
gấp đôi thông lượng tổng của cổng.
- Điều hòa tốc độ kênh truyền: Cho phép các kênh truyền có tốc độ khác
nhau giao tiếp được với nhau. Ví dụ, có thể chuyển mạch dữ liệu giữa một kênh
truyền 10 Mbps và một kênh truyền 100 Mbps.