TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
KHOA ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN CNTT
BÀI GIẢNG MÔN HỌC
THIẾT BỊ TRUYỀN THÔNG VÀ MẠNG
THÁI NGUYÊN 2019
1
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN MẠNG MÁY TÍNH ............................................ 1
1.1 Kiến thức cơ bản ........................................................................................ 1
1.1.1 Sơ lược lịch sử phát triển: .......................................................................... 1
1.1.2 Khái niệm cơ bản ....................................................................................... 1
1.1.3 Phân biệt các loại mạng. ............................................................................ 2
1.1.4 Mạng toàn cầu Internet: ............................................................................. 4
1.1.5 Mô hình OSI (Open Systems Interconnect) .............................................. 4
1.1.5.1 Các giao thức trong mô hình OSI ....................................................... 5
1.1.5.2 Các chức năng chủ yếu của các tầng của mô hình OSI ...................... 6
1.1.5.3 Luồng dữ liệu trong OSI ................................................................... 11
1.1.6 Một số bộ giao thức kết nối mạng ........................................................... 12
1.1.6.1 TCP/IP ............................................................................................... 12
1.1.6.2 NetBEUI ............................................................................................ 12
1.1.6.3 IPX/SPX ............................................................................................ 12
1.1.6.4 DECnet. ............................................................................................. 12
1.2 Bộ giao thức TCP/IP. ............................................................................... 12
1.2.1 Tổng quan về bộ giao thức TCP/IP ......................................................... 12
1.2.2 Một số giao thức cơ bản trong bộ giao thức TCP/IP .............................. 15
1.2.3 Giao thức liên mạng IP (Internet Protocol): ............................................ 15
1.2.4 Giao thức UDP (User Datagram Protocol) .............................................. 27
1.2.5 Giao thức TCP (Transmission Control Protocol) .................................... 28
1.3 Giới thiệu một số các dịch vụ cơ bản trên mạng ..................................... 30
1.3.1 Dịch vụ truy nhập từ xa Telnet ................................................................ 30
1.3.2 Dịch vụ truyền tệp (FTP) ......................................................................... 30
1.3.3 Dịch vụ Gopher ....................................................................................... 31
1.3.4 Dịch vụ WAIS ......................................................................................... 31
1.3.5 Dịch vụ World Wide Web ....................................................................... 31
1.3.6 Dịch vụ thư điện tử (E-Mail) ................................................................... 32
1.4 Tóm tắt chương 1. .................................................................................... 33
2 CHƯƠNG 2: CÁC THIẾT BỊ LIÊN KẾT MẠNG ................................ 37
2.1 Bộ lặp tín hiệu(repeater) ............................................................................. 37
2.2 Bộ tập trung (Hub) ....................................................................................... 38
2.3 Cầu nối ( Bridge) ......................................................................................... 40
2.4 Chuyển mạch (switch) ................................................................................. 41
2.5 Bộ định tuyến (Router) ................................................................................ 43
3 CHƯƠNG 3: ROUTER VÀ HỆ ĐIỀU HÀNH CISCO ROUTER ....... 46
3.1 Router ........................................................................................................... 46
3.2 Các chức năng chính của bộ định tuyến, tham chiếu mô hình OSI ............. 48
2
3.4 Cấu hình cơ bản và chức năng của các bộ phận của bộ định tuyến ............. 49
3.5 Các giao thức định tuyến của Cisco Router ................................................. 51
4 CHƯƠNG 4 - MẠNG LAN VÀ THIẾT KẾ MẠNG LAN. .................. 54
4.1 Kiến thức cơ bản về LAN............................................................................. 54
4.1.1 Cấu trúc tôpô của mạng. ...................................................................... 54
4.1.1.1 Mạng dạng hình sao (Star topology). ........................................... 55
4.1.1.2 Mạng hình tuyến (Bus Topology). ............................................... 55
4.1.1.3 Mạng dạng vòng (Ring Topology) .............................................. 57
4.1.1.4 Mạng dạng kết hợp. ...................................................................... 57
4.1.1.5 Các phương thức truy nhập đường truyền ................................... 58
4.1.1.6 Giao thức CSMA/CD .................................................................. 58
4.1.1.7 Giao thức truyền thẻ bài (Token passing). ................................... 59
4.1.1.8 Giao thức FDDI. ........................................................................... 59
4.1.2 Các loại đường truyền và các chuẩn của chúng ................................. 60
4.1.3 Hệ thống cáp mạng dùng cho LAN. ................................................... 62
4.1.3.1 Cáp xoắn ....................................................................................... 62
4.1.3.2 Cáp đồng trục ................................................................................ 62
4.1.3.3 Cáp sợi quang (Fiber - Optic Cable)............................................. 63
4.1.3.4 Hệ thống cáp có cấu trúc theo chuẩn TIA/EIA 568 .................... 64
4.1.3.5 Các yêu cầu cho một hệ thống cáp ............................................... 66
4.1.4 Các hệ điều hành mạng ....................................................................... 67
4.2 Công nghệ Ethernet ............................................................................. 68
4.2.1 Giới thiệu chung về Ethernet .............................................................. 68
4.2.2 Các đặc tính chung của Ethernet ........................................................ 69
4.2.2.1 Cấu trúc khung tin Ethernet .......................................................... 69
4.2.2.2 Cấu trúc địa chỉ Ethernet .............................................................. 70
4.2.2.3 Các loại khung Ethernet ............................................................... 70
4.2.2.4 Hoạt động của Ethernet ................................................................ 71
4.2.3 Các loại mạng Ethernet ....................................................................... 74
4.3 Các kỹ thuật chuyển mạch trong LAN. .............................................. 75
4.4 Phân đoạn mạng trong LAN ............................................................... 75
4.4.1 Các chế độ chuyển mạch trong LAN......................................... 80
4.4.2 Chuyển mạch lưu-và-chuyển .................................................... 80
4.4.3 Chuyển mạch ngay (cut-through switching) ............................. 80
4.4.4 Mạng LAN ảo (VLAN) ............................................................. 81
4.5 Thiết kế mạng LAN. ......................................................................... 84
4.5.1 Mô hình cơ bản. ......................................................................... 84
4.5.2 Các yêu cầu thiết kế ................................................................... 85
4.5.3 Các bước thiết kế ....................................................................... 86
3
4.6 Một số mạng LAN mẫu .................................................................... 87
4.6.1 Xây dựng mạng LAN quy mô một toà nhà ............................... 87
4.6.1.1 Hệ thống mạng bao gồm ..................................................... 87
4.6.1.2 Phân tích yêu cầu: ............................................................... 88
4.6.1.3 Thiết kế hệ thống ................................................................ 89
4.6.2 Xây dựng hệ thống tường lửa kết nối mạng với Internet .......... 90
4.7 Tóm tắt chương 3. ............................................................................. 91
5 CHƯƠNG 5: MẠNG WAN VÀ THIẾT KẾ MẠNG WAN .................. 92
5.1 Các kiến thức cơ bản về WAN ......................................................... 86
5.1.1 Khái niệm về WAN ................................................................... 86
5.1.1.1 Mạng WAN là gì ? ..................................................................... 86
5.1.1.2 Các lợi ích và chi phí khi kết nối WAN. .................................... 87
5.1.1.3 Những điểm cần chú ý khi thiết kế WAN .................................. 88
5.1.2 Một số công nghệ kết nối cơ bản dùng cho WAN .................... 89
5.1.2.1 Mạng chuyển mạch (Circuit Swiching Network) ............... 89
5.1.2.2 Mạng chuyển gói (Packet Switching Network) ................ 105
5.1.2.3 Kết nối WAN dùng VPN .................................................. 115
5.1.3 Giao thức kết nối WAN cơ bản trong mạng TCP/IP.................... 116
5.1.3.1 Giao thức PPP ................................................................... 116
5.1.4 Các thiết bị dùng cho kết nối WAN ............................................. 118
5.1.4.1 Router (Bộ định tuyến) ..................................................... 118
5.1.4.2 Chuyển mạch WAN .......................................................... 118
5.1.4.3 Access Server .................................................................... 119
5.1.4.4 Modem .............................................................................. 120
5.1.4.5 CSU/DSU .......................................................................... 123
5.1.4.6 ISDN terminal Adaptor ..................................................... 123
5.1.5 Đánh giá và so sánh một số công nghệ dùng cho kết nối WAN. 124
5.2 Thiết kế mạng WAN. ...................................................................... 125
5.2.1 Các mô hình WAN .................................................................. 125
5.2.1.1 Mô hình phân cấp ............................................................. 125
5.2.1.2 Các mô hình tôpô .............................................................. 127
5.2.2 Các mô hình an ninh mạng ...................................................... 127
5.2.2.1 An ninh-an toàn mạng là gì ? ............................................ 127
5.2.2.2 Xây dựng mô hình an ninh-an toàn khi kết nối WAN ..... 130
5.2.2.3 Một số công cụ triển khai mô hình an toàn-an ninh ......... 131
5.2.2.4 Bảo mật thông tin trên mạng ............................................ 136
5.3 Phân tích một số mạng WAN mẫu ................................................. 140
6 Tài liệu tham khảo ................................................................................. 150
Chương 1: TỔNG QUAN MẠNG MÁY TÍNH
1.1 Kiến thức cơ bản
1.1.1 Sơ lược lịch sử phát triển:
Vào giữa những năm 50, những hệ thống máy tính đầu tiên ra đời sử dụng các bóng đèn
điện tử nên kích thước rất cồng kềnh và tiêu tốn nhiều năng lượng. Việc nhập dữ liệu vào máy
tính được thực hiện thông qua các bìa đục lỗ và kết quả được đưa ra máy in, điều này làm
mất rất nhiều thời gian và bất tiện cho người sử dụng.
Đến giữa những năm 60, cùng với sự phát triển của các ứng dụng trên máy tính và nhu cầu
trao đổi thông tin với nhau, một số nhà sản xuất máy tính đã nghiên cứa chế tạo thành công
các thiết bị truy cập từ xa tới các máy tính của họ, và đây chính là những dạng sơ khai của hệ
thống mạng máy tính.
Đến đầu những năm 70, hệ thống thiết bị đầu cuối 3270 của IBM ra đời cho phép mở rộng
khả năng tính toán của các trung tâm máy tính đến các vùng ở xa. Đến giữa những năm 70,
IBM đã giới thiệu một loạt các thiết bị đầu cuối được thiết kế chế tạo cho lĩnh vực ngân hàng,
thương mại. Thông qua dây cáp mạng các thiết bị đầu cuối có thể truy cập cùng một lúc đến
một máy tính dùng chung. Đến năm 1977, công ty Datapoint Corporation đã tung ra thị trường
hệ điều hành mạng của mình là “Attache Resource Computer Network” (Arcnet) cho phép
liên kết các máy tính và các thiết bị đầu cuối lại bằng dây cáp mạng, và đó chính là hệ điều
hành mạng đầu tiên.
1.1.2 Khái niệm cơ bản
Nói một cách cơ bản, mạng máy tính là hai hay nhiều máy tính được kết nối với nhau theo
một cách nào đó sao cho chúng có thể trao đổi thông tin qua lại với nhau.
Hình 1-1: Mô hình mạng cơ bản
Mạng máy tính ra đời xuất phát từ nhu cầu muốn chia sẻ và dùng chung dữ liệu. Không có
hệ thống mạng thì dữ liệu trên các máy tính độc lập muốn chia sẻ với nhau phải thông qua
việc in ấn hay sao chép qua đĩa mềm, CD ROM, … điều này
