Tài liệu học tập Mạng máy tính | Đại học Kinh tế kỹ thuật công nghiệp

lOMoAR cPSD| 45474828 BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
TÀI LIỆU HỌC TẬP MẠNG MÁY TÍNH
Đối tượng: HSSV trình độ Đại học, Cao đẳng
Ngành đào tạo: Dùng chung cho Khối ngành Công nghệ lOMoAR cPSD| 45474828 Lưu hành nội bộ MỤC LỤC
MỤC LỤC .......................................................................................................................... 1
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................... 5
DANH MỤC VIẾT TẮT ................................................................................................... 9
LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................................. 12
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH ................................................. 13
1.1. Sự hình thành và phát triển Mạng máy tính. .......................................................... 13
1.2. Các thành phần mạng máy tính. ............................................................................. 15
1.2.1. Đường truyền vật lý ......................................................................................... 15
1.2.2. Kiến trúc mạng. ............................................................................................... 18
1.2.3. Giao thức mạng. .............................................................................................. 19
1.3. Phân loại mạng máy tính. ....................................................................................... 19
1.3.1 Phân loại mạng theo khoảng cách địa lý .......................................................... 19
1.3.2. Phân loại mạng theo topology ......................................................................... 22
1.3.3. Phân loại mạng theo kỹ thuật chuyển mạch .................................................... 24
1.4. Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI. ..................................................................... 27
1.4.1. Kiến trúc phân tầng ......................................................................................... 27
1.4.2. Các tổ chức tiêu chuẩn hóa mạng máy tính. .................................................... 27
1.4.3. Mô hình OSI .................................................................................................... 30
1.4.4. Mô hình TCP/IP .............................................................................................. 31
1.5. Xu hướng phát triển Mạng máy tính. ..................................................................... 33
CHƯƠNG 2. TẦNG VẬT LÝ ........................................................................................ 34 - 1 - lOMoAR cPSD| 45474828
2.1. Vai trò chức năng tầng vật lý. ................................................................................ 34
2.2. Môi trường truyền thông. ....................................................................................... 36
2.2.1. Kênh truyền hữu tuyến: ................................................................................... 36
2.2.2 Kênh truyền vô tuyến. ...................................................................................... 38
2.2.3 Một số thiết bị cơ bản của lớp vật lý. ............................................................... 38
2.3 Truyền tin tương tự. ................................................................................................. 40
2.3.1. Hệ thống điện thoại. ........................................................................................ 40
2.3.2. Modem. ............................................................................................................ 44
2.4. Truyền tín hiệu số. .................................................................................................. 44
2.4.1. Điều chế xung mã -PCM (Pulse Code Modulation)........................................ 45
2.4.2. Chuẩn X 21 ...................................................................................................... 45
Chương 3. TẦNG LIÊN KẾT DỮ LIỆU: CÁC LIÊN KẾT, TRUY CẬP MẠNG VÀ
CÁC LAN ......................................................................................................................... 47
3.1 Giới thiệu về tầng Liên kết dữ liệu. ......................................................................... 47
3.1.1 Các dịch vụ tầng liên kết .................................................................................. 49
3.1.2 Vị trí triển khai ở tầng liên kết ......................................................................... 49
3.2. Kỹ thuật phát hiện và sửa lỗi .................................................................................. 51
3.2.1. Kiểm tra Bit chẵn lẻ ......................................................................................... 51
3.2.2 Phương pháp kiểm tra (checksum) ................................................................... 53
3.2.3 Phương pháp kiểm tra theo chu kỳ (CRC) ....................................................... 53
3.3 Đa liên kết truy cập và Các giao thức ..................................................................... 53
3.3.1 Phương pháp chia kênh .................................................................................... 54
3.3.2 Giao thức truy cập ngẫu nhiên .......................................................................... 58
3.3.3. Phương pháp phân lượt truy cập đường truyền. .............................................. 63 - 2 - lOMoAR cPSD| 45474828
3.4 Chuyển mạch trong LAN ......................................................................................... 68
3.4.1 Địa chỉ liên kết và ARP .................................................................................... 69
3.4.2 Ethernet ............................................................................................................. 71
3.4.3 Chuyển mạch trong LAN (LAN SWITCH) ..................................................... 73
3.4.4 Mạng LAN ảo VLAN ....................................................................................... 75
3.5 Liên kết ảo ............................................................................................................... 76
Chương 4. TẦNG MẠNG ............................................................................................... 80
4.1. Giới thiệu về Tầng mạng ........................................................................................ 80
4.2. Mạch ảo và mạng gói dữ liệu ................................................................................. 80
4.3. Các vấn đề về Định tuyến ....................................................................................... 82
4.4. Giao thức Internet: Chuyển tiếp và đánh địa chỉ trên Internet .............................. 84
4.4.1. Giao thức mạng IP (Internet Protocol). ........................................................... 84
4.4.2. Giao thức thông báo điều khiển mạng ICMP ................................................. 89
4.4.3. Giao thức phân giải địa chỉ ARP ..................................................................... 89
4.4.4. Giao thức phân giải địa chỉ ngược RARP ....................................................... 90
4.4.5. Giao thức IPv6 (Internet Protocol Version Number 6) ................................... 91
4.5. Các thuật toán định tuyến ....................................................................................... 95
4.5.1. Link state (định tuyến theo trạng thái đường liên kết). ................................... 95
4.5.2. Distance vector (định tuyến theo vector khoảng cách). .................................. 96
4.6. Định tuyến trên Internet ......................................................................................... 97
4.6.1. OSPF ................................................................................................................ 97
4.6.2.Giao thức định tuyến RIP ............................................................................... 113
4.7. Tổng kết và bài tập ứng dụng ............................................................................... 122
4.7.1. Wireshark Lab : ICMP .................................................................................. 122
4.7.2 Wireshark Lab : IP .......................................................................................... 126 - 3 - lOMoAR cPSD| 45474828
Chương 5. TẦNG GIAO VẬN ..................................................................................... 133
5.1 Giới thiệu và các dịch vụ tầng Giao vận ............................................................... 133
5.1.1. Các giao thức chuẩn cho Tầng Vận chuyển .................................................. 133
5.2. Các giao thức đa truy cập .................................................................................... 134
5.2.1. Phương pháp chia kênh ................................................................................. 134
5.2.2. Phương pháp truy cập đường truyền ngẫu nhiên. ......................................... 137
5.2.3. Phương pháp phân lượt truy cập đường truyền. ............................................ 142
5.3. Giao thức vận chuyện không liên kết: UDP ......................................................... 147
5.4. Nguyên tắc truyền dữ liệu tin cậy ......................................................................... 148
5.5. Giao thức vận chuyển hướng kết nối:TCP ........................................................... 148
5.6. Nguyên tắc điều khiển xung đột............................................................................ 150
5.7. Tổng kết và bài tập ứng dụng ............................................................................... 152
5.7.1.Wireshark Lab : TCP ...................................................................................... 152
5.7.2.Wireshark Lab : UDP ..................................................................................... 158
Chương 6. TẦNG ỨNG DỤNG ................................................................................... 164
6.1. Nguyên tắc của các ứng dụng mạng ..................................................................... 164
6.2. Web và HTTP........................................................................................................ 166
6.2.2. Các thông điệp trả lời .................................................................................... 168
6.2.3. Các kết nối TCP ............................................................................................. 169
6.2.4. Bộ lưu trữ đệm ............................................................................................... 169
6.3. Giao thức truyền file: FTP ................................................................................... 170
6.3.1. Giao thức FTP ............................................................................................... 171 - 4 - lOMoAR cPSD| 45474828
6.3.2. Các lệnh cơ bản ............................................................................................. 171
6.4. Thư điện tử trên Internet ......................................................................................
172 6.4.1. Các thành phần của hệ thống email
............................................................... 172
6.4.2. Khuôn dạng của một email ............................................................................ 173
6.4.3. Chuyển thư .................................................................................................... 174
6.4.4. Phân phát thư ................................................................................................. 176
6.5. Dịch vụ phân giải tên miền –DNS ........................................................................ 179
6.5.1. Miền phân cấp ............................................................................................... 180
6.5.2. Các server phục vụ tên .................................................................................. 180
6.5.3. Phương pháp phân tích tên ............................................................................ 182
6.6. Ứng dụng mạng ngang hang ................................................................................ 184
6.7. Tổng kết và bài tập ứng dụng ............................................................................... 186
6.7.1. Wireshark Lab : DNS .................................................................................... 186
6.7.2. Wireshark Lab : HTTP .................................................................................. 192
6.7.3. Wireshark Lab : DHCP ................................................................................. 197
Chương 7. MẠNG KHÔNG DÂY VÀ MẠNG DI ĐỘNG ........................................ 202
7.1. Mạng cục bộ không dây (WLAN - Wireless LAN) ................................................ 202
7.1.1. Giới thiệu về WLAN ..................................................................................... 202
7.1.2. Lịch sử hình thành và phát triển .................................................................... 202
7.1.3. Cơ sở hạ tầng WLAN .................................................................................... 203
7.1.4. Các mô hình WLAN ...................................................................................... 207
7.1.5. Các giải pháp bảo mật WLAN ...................................................................... 209
7.2. Các Chuẩn không dây .......................................................................................... 215
7.2.1. IEEE 802.11b ................................................................................................ 217
7.2.2 IEEE 802.11a .................................................................................................. 217
7.2.3. IEEE 802.11g ................................................................................................ 218
7.2.4. IEEE 802.11n ................................................................................................ 221 - 5 - lOMoAR cPSD| 45474828
7.3. Không dây dải tần rộng ........................................................................................ 221
7.3.1. Giới thiệu WiMax ..........................................................................................
221 7.3.2. Những vấn đề ở lớp Vật lý ............................................................................ 222
7.3.3. Những vấn đề ở lớp MAC ............................................................................. 223
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 225 DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1 Mô hình mạng tổng quát .................................................................................... 14
Hình 1. 2 Cấu trúc mạng LAN cơ bản ............................................................................... 20
Hình 1. 3 Cấu trúc mạng MAN ......................................................................................... 21
Hình 1. 4 Cấu trúc mạng WAN ......................................................................................... 21
Hình 1. 5 Mạng hình sao ................................................................................................... 22
Hình 1. 6 Mạng tuyến tính ................................................................................................. 23
Hình 1. 7 Mạng vòng ......................................................................................................... 23
Hình 1. 8 Mô hình chuyển mạch kênh .............................................................................. 24
Hình 1. 9 Mô hình chuyển mạch thông báo ...................................................................... 25
Hình 1. 10 Mô hình chuyển mạch gói ............................................................................... 26
Hình 1. 11 Mô hình kiến trúc phân tầng ............................................................................ 27
Hình 1. 12 Mô hình OSI .................................................................................................... 31
Hình 1. 13 Mô hình OSI và TCP/IP .................................................................................. 32
Hình 2. 1 Môi trường thực của tầng vật lý ........................................................................ 34
Hình 2. 2 Cáp xoắn đôi ...................................................................................................... 36
Hình 2. 3 Cáp đồng trục .................................................................................................... 37
Hình 2. 4 Cấu trúc cáp quang ............................................................................................ 37
Hình 2. 5 Kênh truyền ........................................................................................................ 38
Hình 2. 6 Thiết bị Repeater ............................................................................................... 39 - 6 - lOMoAR cPSD| 45474828
Hình 2. 7 Bộ tập trung Hub ............................................................................................... 40
Hình 2. 8 (a) Mạng kết nối đầy đủ. (b) Công tắc tập trung. (c) Hệ thống phân cấp hai cấp.
........................................................................................................................................... 41
Hình 2. 9 Một tuyến đường điển hình cho một cuộc gọi khoảng cách trung bình. ........... 43
Hình 2. 10 Bộ điều chế ...................................................................................................... 44
Hình 3. 1 Sáu bước nhảy liên kết giữa máy chủ và thiết bị không dây ............................. 48
Hình 3. 2 Bộ điều phối ...................................................................................................... 50
Hình 3. 3 Chẵn lẻ một bit .................................................................................................. 52
Hình 3. 4 Bít chẵn lẻ hai chiều .......................................................................................... 52
Hình 3. 5 Ví dụ về FDMA ................................................................................................. 54
Hình 3. 6 Ví dụ về Slotted ALOHA .................................................................................. 59
Hình 3. 7 Ví dụ về Pure ALOHA ...................................................................................... 59
Hình 3. 8 Thời gian cần thiết để truyền một khung ........................................................... 61
Hình 3. 9 Mô tả các chu kỳ hoạt động của hệ thống thăm dò phân tán ............................ 63
Hình 3. 10 Mô hình hoạt động của mạng Token Ring ...................................................... 64
Hình 3. 11 Nhả Token Ring .............................................................................................. 66
Hình 3. 12 Sử dụng rơle .................................................................................................... 67
Hình 3. 13 Hệ thống kết nối mạng .................................................................................... 68
Hình 3. 14 Địa chỉ MAC ................................................................................................... 69
Hình 3. 15 Giao thức ARP ................................................................................................ 71
Hình 3. 16 Các chuẩn Ethernet 100 Mbps ......................................................................... 72
Hình 3. 17 Phân đoạn Mạng .............................................................................................. 73
Hình 3. 18 Mô hình mạng VLAN ..................................................................................... 75
Hình 3. 19 Tiêu đề MPLS .................................................................................................. 76
Hình 3. 20 VPN layer 3 ..................................................................................................... 77
Hình 4. 1 Mạng chuyển mạch gói ..................................................................................... 81
Hình 4. 2 Cấu trúc gói tin IP .............................................................................................. 84
Hình 4. 3 Cấu trúc các lớp địa chỉ IP ................................................................................. 87
Hình 4. 4 Minh họa quá trình tìm địa chỉ MAC bằng ARP .............................................. 90
Hình 4. 5 Minh họa quá trình tìm địa chỉ IP bằng giao thức RARP ................................. 91
Hình 4. 6 Bầu chọn router – id ......................................................................................... 98
Hình 4. 7 Bầu chọn router – id ......................................................................................... 99
Hình 4. 8 Các router gửi gói tin hello .............................................................................. 100 - 7 - lOMoAR cPSD| 45474828
Hình 4. 9 Kiến trúc phân vùng trong OSPF .................................................................... 101
Hình 4. 10 Trao đổi LSDB với kết nối point – to – point ............................................... 104
Hình 4. 11 Broadcast MultiAccess .................................................................................. 104
Hình 4. 12 Hoạt động trao đổi thông tin thông qua DR .................................................. 105
Hình 4. 13 Đây là môi trường Multi – access dù chỉ có 02 router .................................. 106
Hình 4. 14 Sơ đồ ví dụ tính path – cost ........................................................................... 107
Hình 4. 15 Tổng path – cost là 66 hay 129 ...................................................................... 108
Hình 4. 16 Các cổng tham gia vào tiến trình tính toán path – cost với OSPF ............... 108
Hình 4. 17 Sơ đồ ví dụ cấu hình. ..................................................................................... 109
Hình 4. 18 Sơ đồ ví dụ 1 .................................................................................................. 114
Hình 4. 19 R3 gửi cho R2 bảng định tuyến của nó ......................................................... 114
Hình 4. 20 Bảng định tuyến của R2 ................................................................................ 115
Hình 4. 21 R2 gửi bảng định tuyến của nó cho R1 ......................................................... 115
Hình 4. 22 Bảng định tuyến của R1 ............................................................................... 116
Hình 4. 23 Kết quả hội tụ cuối cùng của ví dụ 1 ............................................................. 116
Hình 4. 24 Mạng 192.168.3.0/24 down ........................................................................... 117
Hình 4. 25 Bảng định tuyến của R3 ................................................................................ 117
Hình 4. 26 Bảng định tuyến của R2 ................................................................................ 117
Hình 4. 27 Loop trong định tuyến .................................................................................. 118
Hình 4. 28 R2 sẽ không gửi ngược thông tin nó học được từ R3 về cho R3 .................. 118
Hình 4. 29 Route poisoning và Poison reverse ............................................................... 119
Hình 4. 30 Sơ đồ ví dụ 2 .................................................................................................. 120
Hình 4. 31 Mạng 192.168.3.0/24 down ........................................................................... 121
Hình 4. 32 Sơ đồ xảy ra loop ........................................................................................... 121
Hình 5. 1 Ví dụ về FDMA ............................................................................................... 134
Hình 5. 2 Ví dụ về Slotted ALOHA ................................................................................. 138
Hình 5. 3 Ví dụ về Pure ALOHA ..................................................................................... 139
Hình 5. 4 Thời gian cần thiết để truyền một khung ......................................................... 141
Hình 5. 5 Mô tả các chu kỳ hoạt động của hệ thống thăm dò phân tán .......................... 143
Hình 5. 6 Mô hình hoạt động của mạng Token Ring ........................................................ 143
Hình 5. 7 Nhả Token Ring ............................................................................................... 145 - 8 - lOMoAR cPSD| 45474828
Hình 5. 8 Sử dụng rơle ..................................................................................................... 146
Hình 5. 9 Cấu trúc gói tin UDP ....................................................................................... 147
Hình 5. 10 Cấu trúc gói tin TCP (TCP Segment) ............................................................ 149
Hình 5. 11 Quá trình thiết lập và kết thúc liên kết TCP 3 bước ...................................... 151
Hình 6. 1 Trình duyệt Web Internet Explorer ................................................................. 166
Hình 6. 2 Truyền dữ liệu .................................................................................................. 171
Hình 6. 3 Hệ thống Email ................................................................................................ 172
Hình 6. 4 Quá trình phân giải tên trong thực tế, các số 1 đến 8chỉ ra trình tự thực hiên 184
Hình 7. 1 Cấu trúc cơ bản của WLAN ............................................................................ 204
Hình 7. 2 Thiết bị Wireless accesspoint .......................................................................... 204
Hình 7. 3AP hoạt động ở root mode ................................................................................ 205
Hình 7. 4 Chế độ cầu nối của AP .................................................................................... 205
Hình 7. 5 Chế độ Repeater của AP .................................................................................. 206
Hình 7. 6 Thiết bị Wireless Router .................................................................................. 206
Hình 7. 7 Wireless NICs .................................................................................................. 206
Hình 7. 8 Mô hình mạng Ad-hoc. .................................................................................... 207
Hình 7. 9 Mô hình mạng BSS chuẩn ............................................................................... 208
Hình 7. 10 Mô hình mạng ESS ....................................................................................... 208
Hình 7. 11 Mô hình WLAN VPN .................................................................................. 210
Hình 7. 12 Mô hình hoạt động xác thực 802.1x .............................................................. 211
Hình 7. 13 Tiến trình xác thực MAC .............................................................................. 213
Hình 7. 14 Lọc giao thức ................................................................................................ 214
Hình 7. 15 Escalating Security ........................................................................................ 215
Hình 7. 16 CCK và OFDM trong 802.11g; CCK – OFDM và PBCC ............................ 219
Hình 7. 17 Lược đồ điều biến 802.11g và tương ứng với tốc độ dữ liệu ...................... 220 - 9 - lOMoAR cPSD| 45474828
DANH MỤC VIẾT TẮT Tên viết tắt Nội dung IT (Information Technology) Công nghệ về máy tính. PC (Personal Computer) Máy tính cá nhân.
ICT( Information Communication
Ngành công nghệ thông tin - truyền thông. Technology) CPU (Central Processing Unit)
Đơn vị xử lý trung tâm trong máy tính. OS (Operating System)
Hệ điều hành máy tính. BPS (Bits Per Second)
Số bít truyền trên mỗi giây. ROM (Read Only Memory)
Bộ nhớ chỉ đọc, không thể ghi - xóa. RAM (Random Access Memory)
Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên. HDD (Hard Disk Drive)
Ổ Đĩa cứng - là phương tiện lưu trữ chính. Modem (Modulator/Demodulator)
Điều chế và giải điều chế - chuyển đổi qua
lại giữa tín hiệu Digital và Analog.
DAC (Digital to Analog Converted)
Bộ chuyển đổi từ tín hiệu số sang tín hiệu Analog.
NTFS (New Technology File System)
Hệ thống tập tin theo công nghệ mới - công
nghệ bảo mật hơn dựa trên nền tảng là Windows NT. FAT (File Allocation Table)
Một bảng hệ thống trên đĩa để cấp phát File.
SAM (Security Account Manager)
Nơi quản lý và bảo mật các thông tin của tài khoản người dùng. - 10 - lOMoAR cPSD| 45474828 HT (Hyper Threading)
Công nghệ siêu phân luồng. S/P (Supports) Sự hỗ trợ. PNP (Plug And Play) Cắm và chạy.
IEEE (Institute of Electrical and
Viện kỹ thuật Điện và Điện Tử. Electronics Engineers)
OSI (Open System Interconnection)
Mô hình liên kết hệ thống mở - chuẩn hóa quốc tế. Wi - Fi (Wireless Fidelity)
Kỹ thuật mạng không dây. - 11 - lOMoAR cPSD| 45474828 Tên viết tắt Nội dung LAN (Local Area Network) Mạng máy tính cục bộ. WAN (Wide Area Network)
Mạng máy tính diện rộng. NIC (Network Interface Card) Card giao tiếp mạng. UTP (Unshielded Twisted Pair)
Cáp xoắn đôi - dùng để kết nối mạng thông qua đầu nối RJ45. STP (Shielded Twisted Pair)
Cáp xoắn đôi có vỏ bọc. BNC (British Naval Connector)
Đầu nối BNC dùng để nối cáp đồng trục.
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)
Đường thuê bao bất đối xứng - kết nối băng thông rộng. TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)
Giao thức điều khiển truyền/ giao thức Internet IP (Internet Protocol)
Giao thức giao tiếp mạng Internet.
DHCP (Dynamic Host Configuration
Hệ thống giao thức cấu hình IP động. Protocol) DNS (Domain Name System)
Hệ thống phân giải tên miền thành IP và ngược lại.
RIS (Remote Installation Service)
Dịch vụ cài đặt từ xa thông qua LAN.
ARP (Address Resolution Protocol)
Giao thức chuyển đổi từ địa chỉ Logic sang địa chỉ vật lý.
ICS (Internet Connection Sharing)
Chia sẻ kết nối Internet. MAC (Media Access Control)
Khả năng kết nối ở tầng vật lý. - 12 - lOMoAR cPSD| 45474828
ISP (Internet Service Provider)
Nhà cung cấp dịch vụ Internet. WWW (World Wide Web)
Hệ thống Web diện rộng toàn cầu.
HTTP (Hyper Text Transfer Protocol)
Giao thức truyền tải File dưới dạng siêu văn bản.
URL (Uniform Resource Locator)
Dùng để định nghĩa một Website, là đích của một liên kết. FTP (File Transfer Protocol)
Giao thức truyền tải File. E_Mail (Electronic Mail)
Hệ thống thư điện tử. Tên viết tắt Nội dung POP (Post Office Protocol)
Giao thức văn phòng, dùng để nhận Mail từ Mail Server.
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)
Giao thức dùng để gửi Mail từ Mail Client đến Mail Server.
ISA Server (Internet Security & Acceleration Server)
Chương trình hỗ trợ quản lý và tăng tốc kết
nối Internet dành cho Server.
SQL (Structured Query Language)
Ngôn ngữ truy vấn cấu trúc - kết nối đến CSDL. IE (Internet Explorer)
Trình duyệt Web “Internet Explorer” của Microsoft. CCNA (Cisco Certified Network Associate)
Là chứng chỉ mạng quốc tế do hãng sản
xuất thiết bị mạng thế giới - Cisco – cấp, và
được công nhận trên toàn thế giới. CCNP (Cisco Certified
Network Là chứng chỉ mạng cao cấp của Cisco. Professional) - 13 - lOMoAR cPSD| 45474828
MCP (Microsoft Certified Professional)
Là chứng chỉ ở cấp độ đầu tiên của Microsoft.
MCSA (Microsoft Certified Systems Administrator)
Chứng chỉ dành cho người quản trị hệ điều
hành mạng của Microsoft, được chính Bill Gate ký.
MCSE (Microsoft Certified Systems Là kỹ sư mạng được Microsoft chứng nhận Engineer) WLAN (wireless LAN)
Là mạng LAN không dây, kết nối các thiết
bị với nhau bằng phương thức truyền theo dạng không dây AC (Access Point)
Điểm truy cập dữ liệu không dây VPN (Virtual Private Network) Mạng riêng ảo PDU (Protocol Data Unit)
Đơn vị dữ liệu giao thức LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, Công nghệ thông tin ở nước ta
trong những năm gần đây phát triển rất mạnh. Mạng máy tính cũng đã phát triển một cách
nhanh chóng và đa dạng cả về quy mô, hệ điều hành và ứng dụng. Do nhu cầu và trình độ
cao, những người hoạt động chuyên ngành Công nghệ thông tin cần luôn phải nâng cao
trình độ để đáp ứng. Tuy nhiên, các mạng máy tính cũng có cùng các điểm chung thông
qua đó chúng ta có thể khảo sát, phân loại và đánh giá chúng.
Để đáp ứng với yêu cầu học tập của sinh viên chuyên ngành công nghệ thông tin,
Trường Đại học Kinh tế - Kỹ thuật Công nghiệp tổ chức biên soạn Tài liệu học tập “Mạng
máy tính”. Đây là một học phần cơ sở của sinh viên chuyên ngành Đại học và Cao đẳng
Công nghệ thông tin. Học phần cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản và chuyên
sâu về hệ thống mạng máy tính, trang bị cho sinh viên những kỹ năng thiết kế, cấu hình và
quản trị hệ thống mạng. Đây có thể xem là những kiến thức nền tảng cho các quản trị viên
về hệ thống mạng máy tính. Tài liệu học tập được biên soạn theo đúng chương trình đào
tạo và các quy định về cách trình bày của Nhà trường.
Nội dung của bài giảng bao gồm 07 chương:
Chương 1: Tổng quan về mạng máy tính. Khái niệm cơ bản về kiến trúc và các giao
thức mạng, các loại mạng máy tính và mục tiêu ứng dụng của nó. - 14 - lOMoAR cPSD| 45474828
Chương 2: Tầng vật lý. Tìm hiểu về các phương tiện điện, cơ, chức năng thủ tục để
kích hoạt, duy trì và hủy bỏ kiểu kết Vật lý giữa các hệ thống.
Chương 3: Tầng liên kết dữ liệu. Tìm hiểu các liên kết, duy trì và hủy bỏ các liên
kết dữ liệu. Kiểm soát lỗi và kiểm soát lưu lượng.
Chương 4: Tầng mạng. Hiểu về chọn đường và chuyển tiếp. Ngoài hai chức năng
quan trọng trên tầng mạng cũng thực hiện một số chức năng khác như: Thiết lập, duy trì và
giải phóng các liên kết logic, kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu, dồn kênh/phân kênh, cắt/hợp dữ liệu.
Chương 5: Tầng giao vận. Tìm hiểu việc truyền dữ liệu giữa 2 đầu mút, kiểm soát
lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu giữa 2 đầu mút, việc ghép kênh cắt/hợp dữ lệu nếu cần.
Chương 6: Tầng ứng dụng. Cung cấp các phương tiện để người sử dụng có thể truy
cập được vào môi trường OSI, đồng thời cung cấp các dịch vụ thông tin phân tán.
Chương 7: Mạng không dây và mạng di động. Tìm hiểu về cơ chế và các chuẩn về mạng không dây
Mong rằng nội dung Tài liệu học tập sẽ giúp cho sinh viên những kiến thức cần
thiết, làm cơ sở để có thể đi sâu vào thiết kế, làm chủ mạng máy tính. Xin chân thành cảm ơn!
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH Mục đích:
Ngày nay, nhu cầu sử dụng máy tính không ngừng được tăng lên về cả số lượng và
ứng dụng, đặc biệt là sự phát triển hệ thống mạng máy tính, kết nối các máy tính lại với
nhau thông qua môi trường truyền tin để cùng nhau chia sẻ tài nguyên trên mạng góp phần
làm tăng hiệu quả của các ứng dụng trong tất cả các lĩnh vực khoa học kỹ thuật, kinh tế,
quân sự, văn hoá.... Sự kết hợp của máy tính với hệ thống truyền thông (communication)
đặc biệt là viễn thông (telecommunication) đã tạo ra một sự chuyển biến có tính cách mạng
trong vấn đề tổ chức khai thác và sử dụng các hệ thống máy tính. Từ đó đã hình thành các
môi trường trao đổi thông tin tập trung, phân tán, cho phép đồng thời nhiều người cùng
trao đổi thông tin với nhau một cách nhanh chóng và hiệu quả từ những vị trí địa lý khác
nhau. Các hệ thống như thế được gọi là mạng máy tính (computer networks).
Mạng máy tính trở thành lĩnh vực nghiên cứu, phát triển rất quan trọng bảo đảm
truyền tin đáng tin cậy, chính xác, phù hợp tốc độ và đảm bảo an toàn thông tin trên mạng.
1.1. Sự hình thành và phát triển Mạng máy tính.
Trước những năm 1970 đã bắt đầu hình thành các máy tính nối với nhau thành mạng
và các thiết bị đầu cuối dữ liệu đã kết nối trực tiếp vào máy tính trung tâm để tận dụng tài
nguyên chung, khai thác dữ liệu, giảm giá thành truyền số liệu, sử dụng tiện lợi và nhanh
chóng hơn. Cùng với thời gian xuất hiện các máy tính Mini Computer và máy tính cá nhân - 15 - lOMoAR cPSD| 45474828
(Personal Computer) đã tăng yêu cầu truyền số liệu giữa máy tính - trạm đầu cuối
(Terminal) và ngược lại hình thành nhiều mạng cục bộ, mạng diện rộng trong phạm vi lớn.
Do đó mạng máy tính ngày càng được phát triển để đáp ứng với nhu cầu của người sử
dụng. Sự hình thành của mạng máy tính được mô tả như sau:
Ban đầu là sự kết nối các thiết bị đầu cuối trực tiếp đến máy tính lớn, tiếp theo do
sự phát triển ngày càng nhiều các trạm nên chúng được kết nối thành từng nhóm qua bộ
tập trung rồi nối đến máy chủ trung tâm. Trong giai đọan này máy tính trung tâm có chức
năng quản lý truyền tin qua các tấm ghép nối điều khiển cứng đó để tăng sức mạnh quản
lý toàn hế thống trước khi dữ liệu được đưa đến máy tính trung tâm người ta thay thế các
tấm ghép nối, quản lý đường truyền bằng máy tính MINI. Bộ tiền xử lý gắn chặt với trung
tâm, các xử lý ngọai vi đưa vào máy chủ trong những trạm đầu cuối thông minh.
Trong giai đọan cuối đưa vào mạng truyền tin cho phép xây dựng mạng máy tính rộng lớn .
Hình 1. 1 Mô hình mạng tổng quát
Mạng truyền tin bao gồm các nút truyền tin và các đường dây truyền tin nối giữa
các nút để đảm bảo vận chuyển tin. Các thiết bị đầu cuối, thiết bị tập trung, bộ tiền xử lý
và các máy tính được ghép nối vào các nút mạng.
Trong giai đoạn này xuất hiện các trạm đầu cuối thông minh mà nó ngày càng liên kết với các máy Mini.
Chức năng của máy tính trung tâm: - 16 - lOMoAR cPSD| 45474828
- Xử lý các chương trình ứng dụng, phân chia tài nguyên và ứng dụng.
- Quản lý hàng đợi và các trạm đầu cuối.
Chức năng của bộ tiền xử lý :
- Điều khiển mạng truyền tin ( Đường dây, cất giữ tập tin, trạm đầu cuối)
- Điều khiển chuyển ký tự lên đường dây, bổ sung hay bỏ đi những ký tự đồng bộ.
Chức năng của bộ tập trung: Quản lý truyền tin, các đầu cuối. Tiền xử lý, lưu trữ số
liệu, điều khiển giao dịch.
Chức năng của thiết bị đầu cuối:
- Quản lý truyền tin, thủ tục truyền tin, ghép nối với người sử dụng.
- Điều khiển truy nhập số liệu và lưu trữ số liệu.
Do số lượng các trạm đầu cuối ngày càng tăng, nếu nối trực tiếp với máy tính trung
tâm, tốn vật liệu nối ghép, quản lý nặng nề, không tương xứng với nhiệm vụ của máy tính,
hiệu suất thấp nên đưa ra bộ tập trung để khắc phục những nhược điểm trên.
Tóm lại, việc kết nối các máy tính thành mạng nhằm vào các mục đích chính sau:
- Tận dụng tài nguyên chung, chinh phục khoảng cách.
- Tăng chất lượng hiệu quả khai thác, xử lý thông tin và độ tin cậy của hệ thống.
1.2. Các thành phần mạng máy tính.
1.2.1. Đường truyền vật lý
Đường truyền vật lý dùng để chuyển các tín hiệu điện tử giữa các máy tính. Tất cả
các tín hiệu đó biểu thị các dữ liệu dưới dạng xung nhị phân.
Có hai loại đường truyền: Hữu tuyến (cable), vô tuyến (wireless) được sử dụng trong
việc kết nối mạng. Đường truyền hữu tuyến gồm có cáp đồng trục, cáp xoắn đôi, cáp sợi
quang, đường truyền vô tuyến gồm có: sóng Radio, sóng cực ngắn (viba), tia hồng ngoại (infrared).
Tất cả các tín hiệu truyền giữa các máy tính có dạng sóng điện từ và có tần số trải
từ tần số cực ngắn đến tia hồng ngoại. Tùy theo tần số của sóng điện từ mà có thể dùng các
đường truyền vật lý khác nhau để truyền. Đường truyền vật lý có những đặc trưng cơ bản
sau: Giải thông, độ suy hao, độ nhiễu từ.
+ Băng thông (bandwidth) của đường truyền là độ đo phạm vi tần số mà nó có thể
đáp ứng được. Băng thông của một đường truyền là miền tần số giới hạn thấp và tần số
giới hạn cao, tức là miền tần số mà đường truyền đó có thể đáp ứng được. Ví dụ băng thông
của cáp thoại từ 400 đến 4000 Hz, có nghĩa là nó có thể truyền các tín hiệu với tần số từ
400 đến 4000 chu kỳ/giây. Băng thông của cáp phụ thuộc vào chiều dài của cáp. Cáp ngắn
băng thông cao và ngược lại. Vì vậy khi thiết kế lắp đặt cáp, chiều dài cáp sao cho không
vượt qua giới hạn cho phép, vì có thể xẩy ra lỗi trong quá trình truyền. - 17 - lOMoAR cPSD| 45474828
+ Thông lượng (throughput) Thông lượng của đường truyền là số lượng các bit
(chuỗi bit) được truyền đi trong một giây. Hay nói cách khác là tốc độ của đường truyền
dẫn. Ký hiệu là bit/s hoặc bps. Tốc độ của đường truyền phụ thuộc vào băng thông và độ dài của nó.
+ Độ suy hao (Attenuation) là độ đo độ suy yếu của tín hiệu trên đường truyền. Cáp
càng dài thì độ suy hao càng lớn. Suy hao phụ thuộc vào độ dài của cáp, cáp càng dài thì
suy hao càng cao. Khi thiết kế cáp cũng rất cần quan tâm đến giới hạn chiều dài cho phép của từng loại cáp.
+ Độ nhiễu điện từ làm nhiễu tín hiệu trên đường truyền.
1.2.1.1. Các loại cáp mạng
Cáp đồng trục (Coaxial cable): Là phương tiện truyền các tín hiệu có phổ rộng và
tốc độ cao. Băng thông của cáp đồng trục từ 2,5 Mbps (ARCnet) đến 10 Mbps (Ethernet).
Thường sử dụng để lắp đặt mạng hình BUS (các loại mạng LAN cục bộ Thick Ethernet,
Thin Ethernet) và mạng hình sao (mạng ARCnet).
Cáp đồng trục gồm: một dây dẫn trung tâm, một dây dẫn ngoài, tạo nên đường ống
bao quanh trục, lớp cách điện giữa 2 dây dẫn và cáp vỏ bọc ngoài.
Các loại cáp đồng trục: -
Cáp RC-8 và RCA-11, 50 Ohm dùng cho mạng Thick Ethernet. -
Cáp RC-58 , 50 Ohm dùng cho mạng Thin Ethernet. -
Cáp RG-59 , 75 Ohm dùng cho truyền hình cáp. -
Cáp RC-62, 93 Ohm dùng cho mạng ARCnet.
Cáp xoắn đôi (Twisted Pair cable): Cáp xoắn đôi được sử dụng trong các mạng LAN
cục bộ. Giá thành rẻ, dễ cài đặt, có vỏ bọc tránh nhiệt độ, độ ẩm và có loại có khả năng
chống nhiễu STP (Shield Twisted Pair). Cáp cơ bản có 2 dây đồng xoắn vào nhau, giảm độ
nhạy của cáp với EMI, giảm bức xạ âm nhiễu tần số radio gây nhiễu.
Các loại cáp xoắn: -
Cáp có màng chắn (STP): Loại cáp STP thường có tốc độ truyền vào
khoảng 16 Mbps trong loại mạng Token Ring. Với chiều dài 100 m tốc độ đạt 155
Mbps (lý thuyết là 500 Mbps). Suy hao cho phép khoảng 100 m, đặc tính EMI cao.
Giá thành cao hơn cáp Thin Ethernet, cáp xoắn trần, nhưng lại rẻ hơn giá thành loại
cáp Thick Ethernet hay cáp sợi quang. Cài đặt đòi hỏi tay nghề và kỹ năng cao. -
Loại cáp không có vỏ bọc UTP (Unshield Twisted Pair): Cáp trần
không có khả năng chống nhiễu, tốc độ truyền khoảng 100 Mbps. Đặc tính suy hao
như cáp đồng, giới hạn độ dài tối đa 100m. Do thiếu màng chắn nên rất nhạy cảm
với EMI, không phù hợp với môi trường các nhà máy. Được dùng phổ biến cho các
loại mạng, giá thành hạ, dễ lắp đặt. - 18 - lOMoAR cPSD| 45474828
Cáp sợi quang (Fiber Optic Cable): rất lý tưởng cho việc truyền dữ liệu, băng thông
có thể đạt 2 Gbps, tránh nhiễu tốt, tốc độ truyền 100 Mbps trên đoạn cáp dài vài km. Cáp
sợi quang gồm một hoặc nhiều sợi quang trung tâm được bao bọc bởi một lớp vỏ nhựa
phản xạ các tín hiệu trở lại, vì vậy hạn chế sự suy hao, mất mát tín hiệu. Cáp sợi quang chỉ
truyền các tín hiệu quang. Các tín hiệu dữ liệu được biến đổi thành các tín hiệu quang trên
đường truyền và khi nhận, các tín hiệu quang chuyển thành các tín hiệu dữ liệu. Cáp sợi
quang hoạt động một trong hai chế độ: chế độ đơn (Single Mode) và đa chế độ (Multi
Mode). Cài đặt cáp sợi quang đòi hỏi phải có kỹ năng cao, quy trình khó và phức tạp.
1.2.1.2. Các phương tiện vô tuyến.
Radio: Quang phổ của điện từ nằm trong khoảng 10 KHz đến 1GHz. Có nhiều dải
tần: Sóng ngắn (Short Wave), VHF (VeryHightFrequency)-Tivi&Radio FM và UHF (Ultra Hight Frequency)-Tivi.
Đặc tính truyền: tần số đơn, công suất thấp không hỗ trợ tốc độ dữ liệu các mạng
cục bộ LAN yêu cầu. Tần số đơn, công suất cao dễ cài đặt, băng thông cao từ 1 - 10 Mbps,
suy hao chậm. Khả năng nhiễu từ thấp, bảo mật kém. Giá thành cao trung bình. Radio
quang phổ trải (Spread spectrum) độ tin cậy cao, bảo mật dữ liệu. Băng thông cao, tốc độ
truyền có thể đạt theo yêu cầu của các mạng cục bộ.
Viba: Truyền thông viba có hai dạng: Viba mặt đất và vệ tinh. Viba mặt đất sử dụng
các trạm thu và phát. Kỹ thuật truyền thông vệ tinh sử dụng các trạm thu mặt đất (các đĩa
vệ tinh) và các vệ tinh. Tín hiệu đến vệ tinh và từ vệ tinh đến trạm thu một lượt đi hoặc về
23.000 dặm. Thời gian truyền một tín hiệu độc lập với khoảng cách. Thời gian truyền tín
hiệu từ vệ tinh đến các trạm nằm vòng tròn 1/3 chu vi quả đất là như nhau, gọi là trễ lan
truyền (Propagation Delay). Thông thường là 0,5-5 giây.
Tia hồng ngoại (Infrared system): Có 2 phương thức kết nối mạng Point - to - Point
và Multi Point. Point – to - Point tiếp sóng các tín hiệu hồng ngoại từ thiết bị này sang thiết
bị khác.Giải tần từ 100 GHz đến 1000 THz, tốc độ truyền khoảng 100 Kbps -16 Mbps.
Multi Point truyền đồng thời các tín hiệu hồng ngoại đến các thiết bị. Giải tần số từ 100
GHz đến 1000 THz, nhưng tốc độ truyền chỉ đạt tối đa 1 Mbps.
1.2.1.3. Các thiết bị kết nối -
Wireless Access Point là thiết bị kết nối mạng không dây được thiết kế theo
chuẩn IEEE 802.11b, cho phép nối LAN to LAN, dùng cơ chế CSMA/CA để giải quyết
tranh chấp, dùng cả hai kiến trúc kết nối mạng là Infrastructure và AdHoc, mã hóa theo
64/128 bit. Nó còn hỗ trợ tốc độ truyền không dây lên tới 11Mbps trên băng tần 2,4 GHz
và dùng công nghệ radio DSSS (Direct Sequence Spectrum Spreading). -
Wireless Ethernet Bridge là thiết bị cho phép các thiết bị Ethernet kết nối vào
mạng không dây. Ví dụ như thiết bị Linksys WET54G Wireless-G Ethernet Bridge. Nó hỗ
trợ bất kỳ thiết bị Ethernet nào kết nối vào mạng không dây dù thiết bị Ethernet đó có thể
là một thiết bị đơn hoặc một router kết nối đến nhiều thiết bị khác. - 19 -