Bài giảng Mạng thông tin máy tính và ứng dụng trong các hệ thống thông tin kinh tế: Phần 1 - ĐH CNTT&TT

Chia sẻ: Kiếp Này Bình Yên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:40

Thêm vào BST

Báo xấu

77
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng cung cấp cho sinh viên ngành Hệ thống thông tin quản lý những kiến thức căn bản về mạng máy tính, cách thức hoạt động và tổ chức của một hệ thống mạng. Nội dung bài giảng gồm có 4 chương và được chia thành 2 phần, sau đây mời các bạn cùng tham khảo phần 1 với chương 1 và chương 2 của bài giảng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Mạng thông tin máy tính và ứng dụng trong các hệ thống thông tin kinh tế: Phần 1 - ĐH CNTT&TT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG KHOA HỆ THỐNG THÔNG TIN KINH TẾ NGUYỄN VĂN HUÂN VŨ XUÂN NAM LÊ ANH TÚ ĐỖ VĂN ĐẠI BÀI GIẢNG MẠNG THÔNG TIN MÁY TÍNH VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN KINH TẾ THÁI NGUYÊN, NĂM 2012 1
MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................ 7 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MẠNG MÁY TÍNH .................................................. 7 1.1. Các khái niệm của hệ điều hành ......................................................................... 7 1.2. Các khái niệm của mạng máy tính .................................................................... 8 1.2.1 Giới thiệu mạng máy tính ......................................................................... 8 1.2.2. Đặc trưng kỹ thuật của mạng máy tính .................................................... 9 1.2.3 Phân loại mạng máy tính ........................................................................ 10 1.2.4 Các mạng máy tính thông dụng nhất ...................................................... 12 1.2.5 Mạng cục bộ, kiến trúc mạng cục bộ ...................................................... 12 1.3. Mục tiêu mạng máy tính ................................................................................. 14 1.3.1. Mục tiêu kết nối mạng máy tính ............................................................ 14 1.3.2. Lợi ích kết nối mạng ............................................................................. 14 1.4 Mô hình Workgroup và Domain ...................................................................... 15 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG TIỆN TRUYỀN DẪN VÀ CÁC THIẾT BỊ MẠNG ....... 17 2.1. Giới thiệu về môi trường truyền dẫn ............................................................... 17 2.1.1. Khái niệm ............................................................................................. 17 2.1.2. Tần số truyền thông............................................................................... 17 2.1.3. Các đặc tính của phương tiện truyền dẫn ............................................... 17 2.1.4. Các kiểu truyền dẫn ............................................................................... 18 2.2. Các loại cáp .................................................................................................... 19 2.2.1. Cáp đồng trục (coaxial). ........................................................................ 19 2.2.2. Cáp xoắn đôi. ........................................................................................ 20 2.2.3. Cáp quang (Fiber-optic cable). .............................................................. 24 2.3. Đường truyền vô tuyến ................................................................................... 29 2.3.1. Sóng vô tuyến (radio). ........................................................................... 30 2.3.2. Sóng viba. ............................................................................................. 30 2
2.3.3. Hồng ngoại............................................................................................ 30 2.4. Các thiết bị mạng ............................................................................................ 30 2.4.1. Card mạng (NIC hay Adapter). ............................................................. 30 2.4.2 Card mạng dùng cáp điện thoại. ............................................................. 32 2.4.3 Modem ................................................................................................... 33 2.4.4 Repeater. ............................................................................................... 34 2.4.5 Hub. ....................................................................................................... 34 2.4.6 Bridge (cầu nối). ................................................................................... 35 2.4.7 Switch ................................................................................................... 35 2.4.8 Wireless Access Point. .......................................................................... 38 2.4.9 Router. ................................................................................................... 39 2.4.10 Thiết bị mở rộng - Gateway – Proxy: .................................................. 40 CHƯƠNG 3: KIẾN TRÚC MẠNG VÀ MÔ HÌNH............................................... 41 KẾT NỐI CÁC HỆ THỐNG MỞ OSI................................................................... 41 3.1. Các tổ chức tiêu chuẩn hóa mạng máy tính...................................................... 41 3.1.1. Cơ sở xuất hiện kiến trúc đa tầng .......................................................... 41 3.1.2. Các tổ chức tiêu chuẩn .......................................................................... 41 3.2. Mô hình kiến trúc đa tầng ............................................................................... 42 3.2.1. Các quy tắc phân tầng ........................................................................... 42 3.2.2. Lưu chuyển thông tin trong kiến trúc đa tầng ........................................ 43 3.2.3. Nguyên tắc truyền thông đồng tầng ....................................................... 44 3.2.4. Giao diện tầng, quan hệ các tầng kề nhau và dịch vụ ............................. 45 3.2.5 Dịch vụ và chất lượng dịch vụ ................................................................ 46 3.2.6. Các hàm dịch vụ nguyên thuỷ (Primitive) ............................................. 47 3.2.7. Quan hệ giữa dịch vụ và giao thức ........................................................ 49 3.3 Mô hình kết nối các hệ thống mở OSI (Open System Interconnection) ............ 50 3.3.1 Nguyên tắc định nghĩa các tầng hệ thống mở ......................................... 50 3
3.3.2. Các giao thức trong mô hình OSI .......................................................... 51 3.3.3 Truyền dữ liệu trong mô hình OSI.......................................................... 52 3.3.4. Vai trò và chức năng chủ yếu các tầng .................................................. 52 3.4. Một số kiến trúc khác...................................................................................... 55 3.4.1. Systems Nework Architecture (SNA) .................................................... 55 3.4.2. Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange ................. 55 3.4.3. AppleTalk ............................................................................................. 56 3.4.4. Digital Network Architectur (DNA) ...................................................... 56 3.4.5. Họ IEEE 802 ......................................................................................... 56 3.4.6. TCP/IP .................................................................................................. 56 3.5. Mô hình TCP/IP.............................................................................................. 57 3.5.1. Mô hình kiến trúc TCP/IP ..................................................................... 57 3.5.2. Vai trò và chức năng các tầng trong mô hình TCP/IP ............................ 58 3.5.3. Quá trình đóng gói dữ liệu Encapsulation .............................................. 59 3.5.4. Quá trình phân mảnh dữ liệu Fragment ................................................. 60 3.6. Một số giao thức cơ bản của bộ giao thức TCP/IP ........................................... 61 3.6.1. Giao thức gói tin người sử dụng UDP ................................................... 61 3.6.2. Giao thức điều khiển truyền TCP .......................................................... 61 3.6.3. Giao thức mạng IP ................................................................................ 66 3.6.4. Giao thức thông báo điều khiển mạng ICMP ......................................... 69 3.6.5. Giao thức phân giải địa chỉ ARP ........................................................... 70 3.6.6. Giao thức phân giải địa chỉ ngược RARP .............................................. 71 3.7. Giao thức IPv6 ................................................................................................ 72 3.7.1. Nguyên nhân ra đời của IPv6 ................................................................ 73 3.7.2. Các đặc trưng của IPv6 ......................................................................... 73 3.7.3. So sánh IPv4 và IPv6 ............................................................................ 75 3.8. Các lớp địa chỉ IPv6 ........................................................................................ 76 4
3.8.1. Phương pháp biểu diễn địa chỉ IPv6 ...................................................... 76 3.8.2. Phân loại địa chỉ IPv6............................................................................ 76 3.8.3. So sánh địa chỉ IPv4 và địa chỉ IPv6 ...................................................... 77 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG MẠNG MÁY TÍNH TRONG CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN KINH TẾ ......................................................................................... 78 4.1. Thiết lập và định cấu hình cho một mạng Lan ................................................ 78 4.1.1. Thiết lập mạng: ..................................................................................... 78 4.1.2. Định cấu hình mạng .............................................................................. 82 4.2. Mạng riêng ảo VPN (Virtual Private Networks) .............................................. 83 4.2.1. Khái niệm mạng riêng ảo ...................................................................... 83 4.2.2. Kiến trúc của mạng riêng ảo .................................................................. 84 4.2.3. Những ưu điểm của mạng VPN............................................................. 86 4.2.4. Giao thức PPTP (Point to Point Tunnelling Protocol) ............................ 86 4.2.5. Giao thức L2F (Layer Two Forwarding Protocol) ................................. 86 4.2.6. Giao thức L2TP (Layer Two Tunnelling Protocol) ................................ 87 4.2.7. Giao thức IPSEC ................................................................................... 89 4.2.8. Ứng dụng ESP và AH trong cấu hình mạng........................................... 90 4.2.9. So sánh các giao thức VPN ................................................................... 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 98 5
LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin ngày này, mạng máy tính đóng một vai trò quan trọng, cung cấp những dịch vụ tiện ích cho nhiều lĩnh vực đời sống xã hội khác nhau. Bài giảng này nhằm cung cấp cho sinh viên ngành Hệ thống thông tin quản lý những kiến thức căn bản về mạng máy tính, cách thức hoạt động và tổ chức của một hệ thống mạng. Các khái niệm về kiến trúc phân tầng, các giao thức mạng trong các tầng khác nhau. Bài giảng cũng trình bày một số ứng dụng của mạng máy tính trong các hệ thống thông tin kinh tế hiện nay như Thiết lập mạng Lan, mạng riêng ảo, mail server…. Tuy đã có nhiều cố gắng trong quá trình biên soạn nhưng vẫn còn nhiều thiếu sót, chúng tôi mong nhận được các ý kiến đóng góp của các thầy cô, đồng nghiệp và các bạn sinh viên để chúng tôi có thể hoàn thiện bài giảng này hơn. 6
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN MẠNG MÁY TÍNH 1.1. Các khái niệm của hệ điều hành Hệ điều hành là tập hợp các chương trình được tổ chức thành một hệ thống với nhiệm vụ đảm bảo tương tác giữa người dùng với máy tính, cung cấp các phương tiện và dịch vụ để điều phối việc thực hiện các chương trình, quản lí chặt chẽ các tài nguyên của máy, tổ chức khai thác chúng một cách thuận tiện và tối ưu. Hệ điều hành có liên quan tới nhiều lĩnh vực, đối tượng nên với mỗi đối tượng khác nhau sẽ có cách tiếp cận khác nhau. Với người dùng : hệ điều hành là hệ thống chương trình tạo điều kiện khai thác các tài nguyên hệ thống một cách thuận tiện và hiệu quả. Với người quản lý : Hệ điều hành là tập các chương trình phục vị quản lý chặt chẽ và sử dụng tối ưu các tài nguyên hệ thống. Với cán bộ kỹ thuật: hệ điều hành là chương trình trang bị cho máy tính cụ thể ở mức vật lý để tạo ra một máy tính lozic với tài nguyên và khả năng mới. Với cán bộ lập trình hệ thống :hệ điều hành là một hệ thống mô hình hóa mô phỏng các hoạt động của máy, của người dùng và của thao tác viên hoạt động trong chế độ đối thoại nhằm taoh môi trường khai thác thuận tiện và quản lý tối ưu các tài nguyên của hệ thống tính toán. Hệ điều hành mạng là hệ thống phần mềm quản lý người dùng, các tài nguyên, tính toán, xử lý thống nhất trên mạng đồng thời theo dõi sự đồng bộ trên mạng. Có 2 hướng phát triển hệ điều hành mạng đó là :  Tôn trọng tính độc lập của các hệ điều hành cục bộ như vậy thì hệ điều hành mạng được cài đặt như là một tiện ích trên các máy trong mạng. Cách này có ưu điểm là dễ cài đặt và chi phí thấp, nhược điểm là tính đồng bộ không cao, do ko có tính thống nhất về viêc quản lý các tai nguyên trên mạng nên dẽ xảy ra hỏng hóc.  Bỏ qua hệ điều hành cục bộ và gài đạt một hệ điều hành duy nhất trên mạng. Ưu điểm là tính đồng nhất cao, độ tin cậy cao hơn. Nhược điểm là chi phí xây dựng và gài đặt cao hơn. Một hệ điều hành mạng cần phải đảm bảo các chức năng sau:  Quản lý tài nguyên của hệ thống, các tài nguyên này gồm: 7
 Tài nguyên thông tin (về phương diện lưu trữ) hay nói một cách đơn giản là quản lý tệp. Các công việc về lưu trữ tệp, tìm kiếm, xoá, copy, nhóm, đặt các thuộc tính đều thuộc nhóm công việc này  Tài nguyên thiết bị. Điều phối việc sử dụng CPU, các ngoại vi... để tối ưu hoá việc sử dụng.  Quản lý người dùng và các công việc trên hệ thống. Hệ điều hành đảm bảo giao tiếp giữa người sử dụng, chương trình ứng dụng với thiết bị của hệ thống.  Cung cấp các tiện ích cho việc khai thác hệ thống thuận lợi (ví dụ FORMAT đĩa, sao chép tệp và thư mục, in ấn chung ...)  Các hệ điều hành mạng thông dụng nhất hiện nay là:Windows server 200x, Unix, Novell… 1.2. Các khái niệm của mạng máy tính 1.2.1 Giới thiệu mạng máy tính 1.2.1.1 Nhu cầu của việc kết nối mạng máy tính Việc nối máy tính thành mạng từ lâu đã trở thành một nhu cầu khách quan vì: Có rất nhiều công việc về bản chất là phân tán hoặc về thông tin, hoặc về xử lý hoặc cả hai đòi hỏi có sự kết hợp truyền thông với xử lý hoặc sử dụng phương tiện từ xa. Chia sẻ các tài nguyên trên mạng cho nhiều người sử dụng tại một thời điểm (ổ cứng, máy in, ổ CD ROM . . .) Nhu cầu liên lạc, trao đổi thông tin nhờ phương tiện máy tính. Các ứng dụng phần mềm đòi hòi tại một thời điểm cần có nhiều người sử dụng, truy cập vào cùng một cơ sở dữ liệu. 8
1.2.1.2. Định nghĩa mạng máy tính Nói một cách ngắn gọn thì mạng máy tính là tập hợp các máy tính độc lập được kết nối với nhau thông qua các đường truyền vật lý và tuân theo các quy ước truyền thông nào đó. Khái niệm máy tính độc lập được hiểu là các máy tính không có máy nào có khả năng khởi động hoặc đình chỉ một máy khác. Các đường truyền vật lý được hiểu là các môi trường truyền tín hiệu vật lý (có thể là hữu tuyến hoặc vô tuyến). Các quy ước truyền thông chính là cơ sở để các máy tính có thể "nói chuyện" được với nhau và là một yếu tố quan trọng hàng đầu khi nói về công nghệ mạng máy tính. 1.2.2. Đặc trưng kỹ thuật của mạng máy tính Một mạng máy tính có các đặc trưng kỹ thuật cơ bản như sau: 1.2.2.1 Đường truyền Là phương tiện dùng để truyền các tín hiệu điện tử giữa các máy tính. Các tín hiệu điệu tử đó chính là các thông tin, dữ liệu được biểu thị dưới dạng các xung nhị phân (ON_OFF), mọi tín hiệu truyền giữa các máy tính với nhau đều thuộc sóng điện từ, tuỳ theo tần số mà ta có thể dùng các đường truyền vật lý khác nhau Đặc trưng cơ bản của đường truyền là giải thông nó biểu thị khả năng truyền tải tín hiệu của đường truyền. Thông thuờng người ta hay phân loại đường truyền theo hai loại:  Đường truyền hữu tuyến (các máy tính được nối với nhau bằng các dây dẫn tín hiệu).  Đường truyền vô tuyến: các máy tính truyền tín hiệu với nhau thông qua các sóng vô tuyền với các thiết bị điều chế/giải điều chế ớ các đầu mút. Kỹ thuật chuyển mạch Là đặc trưng kỹ thuật chuyển tín hiệu giữa các nút trong mạng, các nút mạng có chức năng hướng thông tin tới đích nào đó trong mạng, hiện tại có các kỹ thuật chuyển mạch như sau:  Kỹ thuật chuyển mạch kênh: Khi có hai thực thể cần truyền thông với nhau thì giữa chúng sẽ thiết lập một kênh cố định và duy trì kết nối đó cho tới khi 9
hai bên ngắt liên lạc. Các dữ liệu chỉ truyền đi theo con đường cố định đó.  Kỹ thuật chuyển mạch thông báo: thông báo là một đơn vị dữ liệu của người sử dụng có khuôn dạng được quy định trước. Mỗi thông báo có chứa các thông tin điều khiển trong đó chỉ rõ đích cần truyền tới của thông báo. Căn cứ vào thông tin điều khiển này mà mỗi nút trung gian có thể chuyển thông báo tới nút kế tiếp trên con đường dẫn tới đích của thông báo  Kỹ thuật chuyển mạch gói: ở đây mỗi thông báo được chia ra thành nhiều gói nhỏ hơn được gọi là các gói tin (packet) có khuôn dạng qui định trước. Mỗi gói tin cũng chứa các thông tin điều khiển, trong đó có địa chỉ nguồn (người gửi) và địa chỉ đích (người nhận) của gói tin. Các gói tin của cùng một thông báo có thể được gửi đi qua mạng tới đích theo nhiều con đường khác nhau. 1.2.2.3 Kiến trúc mạng Kiến trúc mạng máy tính (network architecture) thể hiện cách nối các máy tính với nhau và tập hợp các quy tắc, quy ước mà tất cả các thực thể tham gia truyền thông trên mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt. Khi nói đến kiến trúc của mạng người ta muốn nói tới hai vấn đề là hình trạng mạng (Network topology) và giao thức mạng (Network protocol) Network Topology: Cách kết nối các máy tính với nhau về mặt hình học mà ta gọi là tô pô của mạng. Các hình trạng mạng cơ bản đó là: hình sao, hình bus, hình vòng. Network Protocol: Tập hợp các quy ước truyền thông giữa các thực thể truyền thông mà ta gọi là giao thức (hay nghi thức) của mạng Các giao thức thường gặp nhất là : TCP/IP, NETBIOS, IPX/SPX, . . . 1.2.3 Phân loại mạng máy tính Có nhiều cách phân loại mạng khác nhau tuỳ thuộc vào yếu tố chính được chọn dùng để làm chỉ tiêu phân loại, thông thường người ta phân loại mạng theo các tiêu chí như sau:  Khoảng cách địa lý của mạng  Kỹ thuật chuyển mạch mà mạng áp dụng  Kiến trúc mạng  Hệ điều hành mạng sử dụng ... Tuy nhiên trong thực tế nguời ta thường chỉ phân loại theo hai tiêu chí đầu tiên 1.2.3.1 Phân loại mạng theo khoảng cách địa lý 10
Nếu lấy khoảng cách địa lý làm yếu tố phân loại mạng thì ta có mạng cục bộ (LAN), mạng đô thị (MAN), mạng diện rộng (WAN), mạng toàn cầu. 1.2.3.2 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 và mạng chuyển mạch gói. Mạch chuyển mạch kênh (circuit switched network) : hai thực thể thiết lập một kênh cố định và duy trì kết nối đó cho tới khi hai bên ngắt liên lạc. Mạng chuyển mạch thông báo (message switched network) : Thông báo là một đơn vị dữ liệu qui ước được gửi qua mạng đến điểm đích mà không thiết lập kênh truyền cố định. Căn cứ vào thông tin tiêu đề mà các nút mạng có thể xử lý được việc gửi thông báo đến đích. Mạng chuyển mạch gói (packet switched network) : ở đây mỗi thông báo được chia ra thành nhiều gói nhỏ hơn được gọi là các gói tin (packet) có khuôn dạng qui định trước. Mỗi gói tin cũng chứa các thông tin điều khiển, trong đó có địa chỉ nguồn (người gửi) và địa chỉ đích (người nhận) của gói tin. Các gói tin của cùng một thông báo có thể được gởi đi qua mạng tới đích theo nhiều con đường khác nhau. 1.2.3.3 Phân loại theo kiến trúc mạng sử dụng Kiến trúc của mạng bao gồm hai vấn đề: hình trạng mạng (Network topology) và giao thức mạng (Network protocol)  Hình trạng mạng: Cách kết nối các máy tính với nhau về mặt hình học mà ta gọi là tô pô của mạng.  Giao thức mạng: Tập hợp các quy ước truyền thông giữa các thực thể truyền thông mà ta gọi là giao thức (hay nghi thức) của mạng. Khi phân loại theo topo mạng người ta thường có phân loại thành: mạng hình sao, tròn, tuyến tính Phân loại theo giao thức mà mạng sử dụng người ta phân loại thành mạng: TCP/IP, mạng NETBIOS. Tuy nhiên các cách phân loại trên không phổ biến và chỉ áp dụng cho các mạng cục bộ. 1.2.3.4 Phân loại theo hệ điều hàng 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 11
sử dụng: Windows NT, Unix, Novell . . . 1.2.4 Các mạng máy tính thông dụng nhất  Mạng cục bộ: Một mạng cục bộ là sự kết nối một nhóm máy tính và các thiết bị kết nối mạng được lắp đặt trên một phạm vị địa lý giới hạn, thường trong một toà nhà hoặc một khu công sở nào đó. Mạng có tốc độ cao.  Mạng diện rộng với kết nối LAN to LAN: Mạng diện rộng bao giờ cũng là sự kết nối của các mạng LAN, mạng diện rộng có thể trải trên phạm vi một vùng, quốc gia hoặc cả một lục địa thậm chí trên phạm vi toàn cầu. Mạng có tốc độ truyền dữ liệu không cao, phạm vi địa lý không giới hạn  Liên mạng INTERNET: Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ là sự ra đời của liên mạng INTERNET. Mạng Internet là sở hữu của nhân loại, là sự kết hợp của rất nhiều mạng dữ liệu khác chạy trên nền tảng giao thức TCP/IP.  Mạng INTRANET: Thực sự là một mạng INTERNET thu nhỏ vào trong một cơ quan/công ty/tổ chức hay một bộ/nghành…, giới hạn phạm vi người sử dụng, có sử dụng các công nghệ kiểm soát truy cập và bảo mật thông tin . 1.2.5 Mạng cục bộ, kiến trúc mạng cục bộ 1.2.5.1 Mạng cục bộ Tên gọi “mạng cục bộ” được xem xét từ quy mô của mạng. Tuy nhiên, đó không phải là đặc tính duy nhất của mạng cục bộ nhưng trên thực tế, quy mô của mạng quyết định nhiều đặc tính và công nghệ của mạng. Sau đây là một số đặc điểm của mạng cục bộ:  Mạng cục bộ có quy mô nhỏ, thường là bán kính dưới vài km.  Mạng cục bộ thường là sở hữu của một tổ chức. Thực tế đó là điều khá quan trọng để việc quản lý mạng có hiệu quả.  Mạng cục bộ có tốc độ cao và ít lỗi. Trên mạng rộng tốc độ nói chung chỉ đạt vài trăm Kbit/s đến Mb/s. Còn tốc độ thông thường trên mạng cục bộ là 10, 100 Mbit/s và tới nay với Gigabit Ethernet. 1.2.5.2 Kiến trúc mạng cục bộ Đồ hình mạng (Network Topology) Định nghĩa Topo mạng: Cách kết nối các máy tính với nhau về mặt hình học mà ta gọi là tô pô của mạng. Có hai kiểu nối mạng chủ yếu đó là : 12
 Nối kiểu điểm - điểm (point - to - point): các đường truyền nối từng cặp nút với nhau, mỗi nút “lưu và chuyển tiếp” dữ liệu  Nối kiểu điểm - nhiều điểm (point - to - multipoint hay broadcast) : tất cả các nút phân chia nhau một đường truyền vật lý, gửi dữ liệu đến nhiều nút một lúc và kiểm tra gói tin theo địa chỉ. Tô pô của mạng diện rộng thông thường là nói đến sự liên kết giữa các mạng cục bộ thông qua các bộ dẫn đường (router) và kênh viễn thông. Khi nói tới tô pô của mạng cục bộ người ta nói đến sự liên kết của chính các máy tính. Mạng hình sao: Mạng hình sao có tất cả các trạm được kết nối với một thiết bị trung tâm có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các trạm và chuyển đến trạm đích. Độ dài đường truyền nối một trạm với thiết bị trung tâm bị hạn chế (trong vòng 100m, với công nghệ hiện nay). Mạng trục tuyến tính (Bus): Trong mạng trục tất cả các trạm phân chia một đường truyền chung (bus). Đường truyền chính được giới hạn hai đầu bằng hai đầu nối đặc biệt gọi là terminator. Mỗi trạm được nối với trục chính qua một đầu nối chữ T (T- connector) hoặc một thiết bị thu phát (transceiver). Mạng hình vòng : Trên mạng hình vòng tín hiệu được truyền đi trên vòng theo một chiều duy nhất. Mỗi trạm của mạng được nối với vòng qua một bộ chuyển tiếp (repeater) do 13
đó cần có giao thức điều khiển việc cấp phát quyền được truyền dữ liệu trên vòng mạng cho trạm có nhu cầu. Mạng hình vòng có ưu nhược điểm tương tự mạng hình sao, tuy nhiên mạng hình vòng đòi hỏi giao thức truy nhập mạng phức tạp hơn mạng hình sao. Kết nối hỗn hợp : Là sự phối hợp các kiểu kết nối khác nhau, 1.3. Mục tiêu mạng máy tính 1.3.1. Mục tiêu kết nối mạng máy tính - Cùng chia sẻ các tài nguyên chung, bất kỳ người sử dụng nào cũng có quyền khai thác, sử dụng tài nguyên của mạng mà không phụ thuộc vào vị trí địa lý của nó. - Nâng cao độ tin cậy của hệ thống nhờ khả năng thay thế khi một số thành phần của mạng xẩy ra sự cố kỹ thuật thì vẫn duy trì sự hoạt động bình thường của hệ thống. - Tạo môi trường giao tiếp giữa người với người. Chinh phục được khoảng cách, con người có thể trao đổi, thảo luận với nhau cách xa nhau hàng nghìn km. 1.3.2. Lợi ích kết nối mạng - Có thể giảm số lượng máy in, đĩa cứng và các thiết bị khác. Kinh tế trong việc đầu tư xây dựng cho một hệ thống tin học của một cơ quan, xí nghiêp, doanh nghiệp... - Dùng chung tài nguyên đắt tiền như máy in, phần mềm...Tránh dư thừa dữ liệu, tài nguyên mạng. Có khả năng tổ chức và triển khai các đề án lớn thuận lợi và dễ dàng. - Bảo đảm các tiêu chuẩn thống nhất về tính bảo mật, an toàn dữ liệu khi nhiều người sử dụng tại các thiết bị đầu cuối khác nhau cùng làm việc trên các hệ cơ sở dữ liệu. 14
Tóm lại, mục tiêu kết nối các máy tính thành mạng là cung cấp các dịch vụ mạng đa dạng, chia sẻ tài nguyên chung và giảm bớt các chi phí về đầu tư trang thiết bị. 1.4 Mô hình Workgroup và Domain Mô hình Workgroup hay còn được gọi là mô hình mạng ngang hàng, mô hình này cung cấp việc kết nối cơ bản giữa các máy tính nhưng không có bất kỳ một máy tính nào đóng vai trò phục vụ. Một máy tính trên mạng có thể vừa là client, vừa là server. Trong môi trường này, người dùng trên từng máy tính chịu trách nhiệm điều hành và chia sẻ các tài nguyên của máy tính mình. Mô hình này chỉ phù hợp với các tổ chức nhỏ, số người giới hạn (thông thuờng nhỏ hơn 10 người), và không quan tâm đến vấn đề bảo mật. Mạng ngang hàng thường dùng các hệ điều hành sau: Win95, Windows for workgroup, WinNT Workstation, Win2000 Proffessional, OS/2... Ưu điểm: do mô hình mạng ngang hàng đơn giản nên dễ cài đặt, tổ chức và quản trị, chi phí thiết bị cho mô hình này thấp. Khuyết điểm: không cho phép quản lý tập trung nên dữ liệu phân tán, khả năng bảo mật thấp, rất dễ bị xâm nhập. Các tài nguyên không được sắp xếp nên rất khó định vị và tìm kiếm. Trong mô hình mạng khách chủ có một hệ thống máy tính cung cấp các tài nguyên và dịch vụ cho cả hệ thống mạng sử dụng gọi là các máy chủ (server). Một hệ thống máy tính sử dụng các tài nguyên và dịch vụ này được gọi là máy khách (client). Các server thường có cấu hình mạnh (tốc độ xử lý nhanh, kích thước lưu trữ lớn) hoặc là các máy chuyên dụng. Dựa vào chức năng có thể chia thành các loại server như sau:  File Server: phục vụ các yêu cầu hệ thống tập tin trong mạng. Print Server: phục vụ các yêu cầu in ấn trong mạng.  Application Server: cho phép các ứng dụng chạy trên các server và trả về kết quả cho client.  Mail Server: cung cấp các dịch vụ về gởi nhận e-mail. Web Server: cung cấp các dịch vụ về web.  Database Server: cung cấp các dịch vụ về lưu trữ, tìm kiếm thông tin. Communication Server: quản lý các kết nối từ xa. Hệ điều hành mạng dùng trong mô hình client - server là WinNT, Novell NetWare, 15
Unix, Win2K...  Ưu điểm: do các dữ liệu được lưu trữ tập trung nên dễ bảo mật, backup và đồng bộ với nhau. Tài nguyên và dịch vụ được tập trung nên dễ chia sẻ và quản lý và có thể phục vụ cho nhiều người dùng.  Khuyết điểm: các server chuyên dụng rất đắt tiền, phải có nhà quản trị cho hệ thống. 16
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG TIỆN TRUYỀN DẪN VÀ CÁC THIẾT BỊ MẠNG 2.1. Giới thiệu về môi trường truyền dẫn 2.1.1. Khái niệm Trên một mạng máy tính, các dữ liệu được truyền trên một môi trường truyền dẫn (transmission media), nó là phương tiện vật lý cho phép truyền tải tín hiệu giữa các thiết bị. Có hai loại phương tiện truyền dẫn chủ yếu: - Hữu tuyến (bounded media) - Vô tuyến (boundless media) Thông thường hệ thống mạng sử dụng hai loại tín hiệu là: digital và analog. 2.1.2. Tần số truyền thông Phương tiện truyền dẫn giúp truyền các tín hiệu điện tử từ máy tính này sang máy tính khác. Các tín hiệu điện tử này biểu diễn các giá trị dữ liệu theo dạng các xung nhị phân (bật/tắt). Các tín hiệu truyền thông giữa các máy tính và các thiết bị là các dạng sóng điện từ trải dài từ tần số radio đến tần số hồng ngoại. Các sóng tần số radio thường được dùng để phát tín hiệu LAN. Các tần số này có thể được dùng với cáp xoắn đôi, cáp đồng trục hoặc thông qua việc truyền phủ sóng radio. Sóng viba (microware) thường dùng truyền thông tập trung giữa hai điểm hoặc giữa các trạm mặt đất và các vệ tinh, ví dụ như mạng điện thoại cellular. Tia hồng ngoại thường dùng cho các kiểu truyền thông qua mạng trên các khoảng cách tương đối ngắn và có thể phát được sóng giữa hai điểm hoặc từ một điểm phủ sóng cho nhiều trạm thu. Chúng ta có thể truyền tia hồng ngoại và các tần số ánh sáng cao hơn thông qua cáp quang. 2.1.3. Các đặc tính của phương tiện truyền dẫn Mỗi phương tiện truyền dẫn đều có những tính năng đặc biệt thích hợp với mỗi kiểu dịch vụ cụ thể, nhưng thông thường chúng ta quan tâm đến những yếu tố sau: - Chi phí - Yêu cầu cài đặt - Độ bảo mật 17
- Băng thông (bandwidth): được xác định bằng tổng lượng thông tin có thể truyền dẫn trên đường truyền tại một thời điểm. Băng thông là một số xác định, bị giới hạn bởi phương tiện truyền dẫn, kỹ thuật truyền dẫn và thiết bị mạng được sử dụng. Băng thông là một trong những thông số dùng để phân tích độ hiệu quả của đường mạng. Đơn vị của băng thông: + Bps (Bits per second-số bit trong một giây): đây là đơn vị cơ bản của băng thông. + KBps (Kilobits per second): 1 KBps=103 bps=1000 Bps + MBps (Megabits per second): 1 MBps = 103 KBps + GBps (Gigabits per second): 1 GBps = 103 MBps + TBps (Terabits per second): 1 TBps = 103 GBPS. - Thông lượng (Throughput): lượng thông tin thực sự được truyền dẫn trên thiết bị tại một thời điểm. - Băng tầng cơ sở (baseband): dành toàn bộ băng thông cho một kênh truyền, băng tầng mở rộng (broadband):cho phép nhiều kênh truyền chia sẻ một phương tiện truyền dẫn (chia sẻ băng thông). - Độ suy giảm (attenuation): độ đo sự suy yếu đi của tín hiệu khi di chuyển trên một phương tiện truyền dẫn. Các nhà thiết kế cáp phải chỉ định các giới hạn về chiều dài dây cáp vì khi cáp dài sẽ dẫn đến tình trạng tín hiệu yếu đi mà không thể phục hồi được. - Nhiễu điện từ (Electromagnetic interference - EMI): bao gồm các nhiễu điện từ bên ngoài làm biến dạng tín hiệu trong một phương tiện truyền dẫn. - Nhiễu xuyên kênh (crosstalk): hai dây dẫn đặt kề nhau làm nhiễu lẫn nhau. 2.1.4. Các kiểu truyền dẫn Có các kiểu truyền dẫn như sau: + Đơn công (Simplex): trong kiểu truyền dẫn này, thiết bị phát tín hiệu và thiết bị nhận tín hiệu được phân biệt rõ ràng, thiết bị phát chỉ đảm nhiệm vai trò phát tín hiệu, còn thiết bị thu chỉ đảm nhiệm vai trò nhận tín hiệu. Truyền hình là một ví dụ của kiểu truyền dẫn này. + Bán song công (Half-Duplex): trong kiểu truyền dẫn này, thiết bị có thể là thiết bị phát, vừa là thiết bị thu. Nhưng tại một thời điểm thì chỉ có thể ở một trạng thái (phát hoặc thu). Bộ đàm là thiết bị hoạt động ở kiểu truyền dẫn này. 18
+ Song công (Full-Duplex): trong kiểu truyền dẫn này, tại một thời điểm, thiết bị có thể vừa phát vừa thu. Điện thoại là một minh họa cho kiểu truyền dẫn này. 2.2. Các loại cáp 2.2.1. Cáp đồng trục (coaxial). Mô tả vật lý: Cáp đồng trục, giống như cáp xoắn đôi bao gồm hai đường dẫn điện, nhưng nó có cấu trúc khác cho phép nó hoạt động trong miền tần số rộng hơn. Nó bao gồm vòng rỗng hình trụ dẫn điện bên ngoài bọc lấy một dây kim loại dẫn điện đơn bên trong. Dây kim loại bên trong được giữ bởi một loạt các vòng cách điện xếp cách đều nhau hoặc được bọc bởi một chất điện môi. Vòng dẫn điện bên ngoài được bọc bởi một vỏ bọc. cáp đồng trục đơn có đường kính vào khoảng 1 đến 2.5 cm. Do được bọc kín, có cấu trúc đồng tâm, cáp đồng trục chịu nhiễu và xuyên âm tốt hơn cáp xoắn đôi. Ứng dụng: Cáp đồng trục có lẽ là phương tiện truyền thông đa năng nhất và được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng khác nhau. Các ứng dụng quan trọng nhất là: Phân phối tín hiệu truyền hình Truyền tín hiệu điện thoại đường dài Kết nối các hệ thống máy tính khoảng cách gần Mạng nội bộ Cáp đồng trục nhanh chóng được sử dụng rộng rãi để phân phối tín hiệu truyền hình tới từng nhà – truyền hình cáp. Truyền hình cáp đã trở nên thông dụng như điện thoại, số kênh lên đến hàng trăm và khoảng cách lên đến vài chục kilomet. Trước đây, cáp đồng trục có vị trí quan trọng trong các mạng điện thoại đường dài. Ngày nay, nó đang phải đối mặt với sự cạnh tranh ngày càng tăng của cáp quang, sóng viba mặt đất và vệ tinh. Bằng cách sử dụng việc phân chia nhiều thành phần tần số, cáp đồng trục có thể mang tới 10000 kênh tiếng nói cùng một lúc. Cáp đồng trục cũng được sử dụng nhiều trong các kết nối khoảng cách ngắn giữa các thiết bị. Bằng cách sử dụng tín hiệu số, cáp đồng trục có thể được sử dụng để cung cấp các kênh vào ra tốc độ cao trên các hệ thống máy tính. 19
Các đặc tính truyền dẫn : Cáp đồng trục được sử dụng để truyền cả tín hiệu tương tự và tín hiệu số. Cáp đồng trục có các đặc tính tần số cao hơn so với cáp xoắn đôi và vì vậy có thể sử dụng hiệu quả với các tần số và tốc độ dữ liệu cao hơn. Do có vỏ bọc và cấu trúc đồng tâm, cáp đồng trục ít chịu ảnh hưởng bởi nhiễu và xuyên âm hơn cáp xoắn đôi. Yếu tố ảnh hưởng chủ yếu đến hiệu suất là sự suy giảm, nhiễu nhiệt và nhiễu điều biến. Nhiễu điều biến chỉ xuất hiện khi có một vài kênh hoặc dải tần số được dùng chung trên một đường cáp. Với các đường truyền tín hiệu tương tự khoảng cách dài, việc khuếch đại sau một vài km là rất cần thiết, tần số càng cao thì khoảng cách cần khuếch đại tín hiệu càng ngắn. Phổ có thể sử dụng cho tín hiệu tương tự có thể mở rộng đến khoảng 500 MHz. Đối với tín hiệu số, cần sử dụng các bộ lặp sau 1km và nếu tốc độ dữ liệu cao hơn thì khoảng cách cần lặp lại cũng gần hơn. 2.2.2. Cáp xoắn đôi. Phương tiện truyền có dẫn rẻ nhất và được sử dụng nhiều nhất là cáp xoắn đôi Mô tả vật lý: Một cặp cáp xoắn đôi bao gồm hai dây bọc đồng cách điện được sắp xếp theo một quy tắc chuẩn. Mỗi cặp dây hoạt động như là một kết nối truyền thông đơn. Một số cặp này được bó lại với nhau thành một cáp được bọc trong một vỏ bảo vệ. Môt dây cáp có thể chứa hàng trăm đôi dây dẫn. Việc xoắn các dây lại làm 20