Giáo trình Mạng căn bản (Nghề: Lập trình máy tính - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Cơ giới Ninh Bình (2021)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:80

Thêm vào BST

Báo xấu

5
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Mạng căn bản (Nghề: Lập trình máy tính - Cao đẳng) cung cấp cho người đọc những kiến thức như: Tổng quan về mạng máy tính và mạng cục bộ; Giao thức TCP/IP; Windows sever và một số ứng dụng của server. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Mạng căn bản (Nghề: Lập trình máy tính - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Cơ giới Ninh Bình (2021)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI NINH BÌNH GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: MẠNG CĂN BẢN NGHỀ: LẬP TRÌNH MÁY TÍNH TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG NGHỀ Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-… ngày…….tháng….năm 2021 của Trường Cao đẳng nghề Cơ giới Ninh Bình Ninh Bình, năm 2021. 1
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 2
LỜI GIỚI THIỆU Trong hệ thống kiến thức chuyên ngành trang bị cho sinh viên nghề Lập trình máy tính, mô đun góp phần cung cấp những nội dung liên quan đến máy tính cũng như các thiết bị để xây dựng một mạng máy tính đơn giản, hiểu rõ nguyên lý hoạt động của mạng máy tính và một số khái niệm về mô hình mạng quản lý. Các nội dung chính của môn được trình bày trong tài liệu này gồm các chương: Chương 1: Tổng quan về mạng máy tính và mạng cục bộ Chương 2: Giao thức TCP/IP Chương 3: Windows sever và một số ứng dụng của server Mặc dầu có rất nhiều cố gắng, nhưng không tránh khỏi những khiếm khuyết, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của độc giả để giáo trình được hoàn thiện hơn. Trân trọng cảm ơn ! Ninh Bình, ngày…..........tháng…........... năm…… Tham gia biên soạn 1. Chủ biên – Nguyễn Ngọc Kiên 2. Nguyễn Xuân Khôi 3. Vũ Ánh Dương 3
MỤC LỤC STT Tên chương Trang 1 Chương 1: Tổng quan về mạng máy tính và mạng cục bộ 6 2 Chương 2: Giao thức TCP/IP 20 3 Chương 3: Windows sever và một số ứng dụng của server 31 4
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC Môn học: Mạng căn bản Mã môn học: MH 08 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học: - Vị trí: Môn học được bố trí dạy sau các môn học chung và có thể dạy song song các môn học kỹ thuật cơ sở. - Tính chất: Là môn học chuyên môn nghề. - Ý nghĩa và vai trò của môn học: Đây là môn học chuyên môn nghề và các ngành liên quan tới công nghệ thông tin, cung cấp cho sinh viên nền tảng về cơ sở mạng máy tính. Mục tiêu môn học - Về kiến thức: + Mô tả được các ứng dụng của mạng trong các tổ chức; + Trình bày được các công nghệ của mạng cục bộ (LAN); + Trình bày được các giao thức và phương pháp truy cập mạng. - Về kỹ năng: + Cấu hình được địa chỉ IP; + Xây dựng được mô hình mạng LAN theo yêu cầu; - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Có khả năng tổ chức, thực hiện các nhiệm vụ và chịu trách nhiệm đối với kết quả công việc của mình. Nội dung môn học Chương 1: Tổng quan về mạng máy tính và mạng cục bộ Chương 2: Giao thức TCP/IP Chương 3: Windows sever và một số ứng dụng của server 5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MẠNG MÁY TÍNH VÀ MẠNG CỤC BỘ Mã bài: MH08 - C01 Giới thiệu:Trong chương này chúng ta nghiên cứu về các loại mạng máy tính và các thiết bị liên quan đến mạng máy tính trong thực tế. Mục tiêu: - Nắm được kiến thức tổng quát về các thành phần trong một mạng máy tính, - Phân loại mạng máy tính, kiến trúc mạng máy tính, các chuẩn vật lý của các thiết bị mạng. - Thực hiện các thao tác an toàn với máy tính. Nội dung chính: 1. Mạng máy tính 1.1. Giới thiệu mạng máy tính Giới thiệu chung Mạng máy tính là một số các máy tính được nối kết với nhau theo một cách nào đó nhằm mục đích để trao đổi chia sẽ thông tin cho nhau với những ưu điểm: Nhiều người có thể dùng chung một một thiết bị ngoại vi (máy in, modem..), một phần mềm. Dữ liệu được quản lý tập trung nên an toàn hơn, sự trao đổi thông tin dữ liệu giữa những người dùng sẽ nhanh chóng hơn, thuận lợi hơn. Người dùng có thể trao đổi thư tín với nhau một cách dễ dàng và nhanh chóng. Có thể cài đặt Internet trên một máy bất kỳ trong mạng, sau đó thiết lập, định cầu hình cho các máy khác có thể thông qua máy đã được cài đặt chương trình share Internet để cũng có thể kết nối ra Internet. II Phân loại mạng máy tính Mạng máy tính có thể được phân bố trong các phạm vi khác nhau, người ta có thể phân ra các loại mạng như sau: LAN (local Area Network) là mạng cục bộ, kết nối các máy tính trong một khu vực bán kính hẹp, thường thì khoảng vài trăm mét. Môi trường truyền thông có tốc độ kết nối cao, như cáp xoắn, cáp đồng trục, cáp quang. Mạng LAN thường được sử dụng trong nội bộ của một cơ quan, một tổ chức. Các LAN kết nối lại với nhau thành mạng WAN. WAN (Wide Area Network) là mạng diện rộng, kết nối máy tính trong nội bộ quốc gia, hay giữa các quốc gia trong cùng một châu lục. Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông. Các Wan kết nối với nhau thành GAN. GAN (Global Area Network) kết nối máy tính từ các châu lục khác nhau. Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông và vệ tinh. MAN (Metropolitan Area Network) Kết nối các máy tính trong phạm vi một thành phố. Kết nối được thực hiện thông qua môi trường truyền thông tốc độ cao (50/100 M bis/s). III Bạn nên có mạng nào Tùy theo tổng số máy tính, tổng số thiết bị mà bạn sẽ dùng. Khoảng cách tối đa giữa các thiết bị. ở đây chúng tôi chỉ bàn về mạng cục bộ LAN dạng hình sao (Start topology). Ðây là kểu mạng được sử dụng nhiều nhất hiện nay. Mạng cục bộ (LAN) là một mạng với hệ truyền thông tốc độ cao, được thiết kế để nối kết các máy tính lại với 6
nhau trong một khu vực địa lý nhỏ như một toà nhà, một trường học?.cho phép người sử dụng có thể dùng chung những tài nguyên như máy in, ổ đĩa CD- ROM, các phần mềm ứng dụng như chỉ cần một máy trong mạng cài chương trình Share Internet, thì các máy khác vẫn có thể kết nối ra Internet được. điều này sẽ đáp ứng được nhu cầu là khi trong văn phòng của bạn một khi các máy tính đã được nối kết thành mạng LAN và mỗi người sử dụng máy đều muốn truy cập Internet và những dịch vụ khác về Internet...., trong khi đó bạn chỉ có một modem và một tài khoản truy cập Internet. Giải pháp lắp đặt cho mỗi máy một modem, kéo cho mỗi máy 1 line điện thoại thì quá tốn kém, hoặc nếu ai muốn truy cập Internet thì lắp modem vào máy mình và nối dây điện thoại tới đó thì rất bất tiện nếu đó là loại modem gắn trong, hoặc đường line điện thoại quá ngắn ..v.v .. . Ðể giải quyết vấn đề trên, các phần mềm giả lập Proxy Server được hình thành. Các phần mềm hiệu quả trong việc chia sẻ internet là Wingate, WinRoute, WinProxy, ISA Server... IV Giới thiệu chung về mạng LAN dạng hình sao (Star topology): Mạng hình sao bao gồm một điểm trung tâm và các nút thông tin kết nối vào điểm trung tâm đó. Các nút thông tin là các thiết bị đầu cuối như máy tính, hay các thiết bị khác của mạng. Tại điểm trung tâm của mạng là nơi điều phối chính mọi hoạt động trong mạng với các chức năng: Chuyển tiếp dữ liệu giữa các nút (các máy tính với nhau). Nhận biết tình trạng của mạng, các nút ( các máy tính) đang nối kết mạng. Theo dõi và xử lý trong quá trình trao đổi thông tin IV Ưu và nhược điểm cuả mạng hình sao: Ưu điểm mạng hình sao: Hoạt động theo nguyên lý kết nối song song nên nếu có một thiết bị nào đó ở một nút bất kỳ bị hỏng thì mạng vẫn hoạt động bình thường, các máy còn lại vẫn hoạt động bình thường. Là một kiểu mạng có cấu trúc đơn giản, và tính ổn định cao dể lắp đặt. Mạng có thể mở rộng hoặc thu hẹp tùy theo yêu cầu của người sử dụng Nhược điểm mạng hình sao: Sự mở rộng mạng phải phụ thuộc vào khả năng của thiết bị trung tâm. Nếu thiết bị trung tâm lỗi thì toàn bộ mạng sẽ bị tê liệt. Khoảng cách tối đa từ các nút tới trung tâm bị hạn chế ( nhỏ hơn 100m). Các thiết bị cần thiết trong mạng hình sao: Thiết bị trung tâm: có thể dùng HUB hay Switch. Cáp kết nối: Cáp xoắn. Card giao tiếp mạng NIC (Network Interface Card) 1.2. Đặc trưng kỹ thuật của mạng máy tính Một mạng máy tính có các đặc trưng kỹ thuật cơ bản như sau: 1.2.1 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 7
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 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 8
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 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 Hệ điều hành mạng + Hệ điều hành mạng là một phần mềm hệ thống có các chức năng sau: + Quản lý tài nguyên của hệ thống, các tài nguyên này gồm: + 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. 9
+ 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: WindowsNT, Windows9X, Windows 2000, Unix, Novell. 1.3.Phân loại mạng máy tính 1.3.1. Phân loại theo khoảng cách địa lý - Mạng máy tính là một hệ thống các máy tính có thể phân bố trên một vùng lãnh thổ có khoảng cách nhất định và có thể phân bố trong phạm vi của một quốc gia hay quốc tế. - Dựa vào phạm vi phân bổ của mạng máy tính theo không gian địa lý người ta có thể phân ra các loại mạng như sau: - Mạng GAN viết tắt của Global Area Network: tức là thực hiện kết nối máy tính từ các châu lục khác nhau tạo nên một hệ thống. Thông thường kết nối mạng này được thực hiện thông qua đường truyền mạng viễn thông và thông qua vệ tinh. Mạng WAN - Mạng WAN viết tắt của Wide Area Network: tức mạng kết nối diện rộng, kết nối các máy tính trong nội bộ giữa các quốc gia hay giữa các quốc gia trên một châu lục. Mạng máy tính này được kết nối thông qua đường truyền mạng viễn thông. Các mạng WAN được kết nối với nhau thành mạng GAN hay tự nó đã là mạng GAN. 10
- Mạng MAN tức Metropolitan Area Network: nó kết nối các máy tính trong một phạm vi địa lý một thành phố. Kết nối thông qua mạng truyền thông có tốc độ cao (từ 50-100 Mbit/s). Mạng LAN - Mạng LAN tức Local Area Network): Đây là mạng cục bộ, thực hiện kết nối các máy tính trong cùng một khu vực với bán kính hẹp, thông thường khoảng vài trǎm mét. Kết nối thông qua truyền thông tốc độ cao ví dụ cáp dẫn đồng trục thay cáp quang mạng. Mạng LAN thường sử dụng trong nội bộ cơ quan/tổ chức…Các mạng LAN có thể được kết nối với nhau tạo thành thành mạng WAN. 1.3.2. Phân loại theo kiến trúc mạng sử dụng - Mạng hình sao (Star Network) 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. Tùy theo yêu cầu truyền thông trên mạng mà thiết bị trung tâm có thể là hub, switch, router hay máy chủ trung tâm. Vai trò của thiết bị trung tâm là thiết lập các liên kết Point – to – Point.Ưu điểm là thiết lập mạng đơn giản, dễ dàng cấu hình lại mạng (thêm, bớt các trạm), dễ dàng kiểm soát và khắc phục sự cố, tận dụng được tối đa tốc độ truyền của đường truyền vật lý. Khuyết điểm là độ dài đường truyền nối một trạm với thiết bị trung tâm bị hạn chế (bán kính khoảng 100m với công nghệ hiện nay). - Mạng tuyến tính (Bus Network) Có tất cả các trạm phân chia trên 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). Mô hình mạng Bus hoạt động theo các liên kết Point–to– Multipoint hay Broadcast. 11
Ưu điểm: Dễ thiết kế và chi phí thấp. Khuyết điểm: Tính ổn định kém, chỉ một nút mạng hỏng là toàn bộ mạng bị ngừng hoạt động. - Mạng hình vòng (Ring Network) Tín hiệu được truyền đi trên vòng theo một chiều duy nhất. Mỗi trạm của mạng được nối với nhau qua một bộ chuyển tiếp (repeater) có nhiệm vụ nhận tín hiệu rồi chuyển tiếp đến trạm kế tiếp trên vòng. Như vậy tín hiệu được lưu chuyển trên vòng theo một chuỗi liên tiếp các liên kết Point–to–Point giữa các repeater. Ưu điểm: Mạng hình vòng có ưu điểm tương tự như mạng hình sao. Nhược điểm: Một trạm hoặc cáp hỏng là toàn bộ mạng bị ngừng hoạt động, thêm hoặc bớt một trạm khó hơn, giao thức truy nhập mạng phức tạp. - Mạng kết hợp Kết hợp hình sao và tuyến tính (Star Bus Network): Cấu hình mạng dạng này có bộ phận tách tín hiệu (splitter) giữ vai trò thiết bị trung tâm, hệ thống dây cáp mạng cấu hình là Star Topology và Linear Bus Topology. Lợi điểm của cấu hình này là mạng có thể gồm nhiều nhóm làm việc ở cách xa nhau, ARCNET là mạng dạng kết hợp Star Bus Network. Cấu hình dạng này đưa lại sự uyển chuyển trong việc bố trí đường dây tương thích dễ dàng đối với bất cứ toà nhà nào. Kết hợp hình sao và vòng (Star Ring Network): Cấu hình dạng kết hợp Star Ring Network, có một "thẻ bài" liên lạc (Token) được chuyển vòng quanh một cái HUB trung tâm. Mỗi trạm làm việc được nối với HUB – là cầu nối giữa các trạm làm việc và để tǎng khoảng cách cần thiết. 1.3.3. Phân loại theo hệ điều hành mạng Hệ điều hành dành cho máy MainFrame Hệ điều hành dành cho máy Server Hệ điều hành dành cho máy nhiều CPU 12
Hệ điều hành dành cho máy tính cá nhân (PC) Hệ điều hành dành cho máy PDA (Embedded OS - hệ điều hành nhúng) Hệ điều hành dành cho máy chuyên biệt Hệ điều hành dành cho thẻ chíp (SmartCard) 1.4. Chuẩn hóa mạng máy tính và mô hình OSI 1.4.1. Chuẩn hóa mô hình mạng 4 lớp - Mô hình TCP/IP có bốn lớp: Layer 4: lớp ứng dụng (Application), lớp vận chuyển (Transport), lớp Internet (liên kết mạng), lớp truy xuất mạng (Network access). - Lớp ứng dụng: Các nhà thiết kế TCP/IP cảm thấy rằng các giao thức mức cao nên bao gồm các chi tiết của lớp trình bày và lớp phiên. Để đơn giản, họ tạo ra một lớp ứng dụng kiểm soát các giao thức mức cao, các vấn đề của lớp trình bày, mã hóa và điều khiển hội thoại. TCP/IP tập hợp tất cả các vấn đề liên quan đến ứng dụng vào trong một lớp, và đảm bảo dữ liệu được đóng gói một cách thích hợp cho lớp kế tiếp. - Lớp vận chuyển: Lớp vận chuyển đề cập đến các vấn đề chất lượng dịch vụ như độ tin cậy, điều khiển luồng và sửa lỗi. - Lớp Internet: Mục tiêu của lớp Internet là truyền các gói từ nguồn đến được đích. Giao thức đặc trưng khống chế lớp này được gọi là IP. Công việc xác định đường dẫn tốt nhất và hoạt động chuyển mạch gói diễn ra tại lớp này. - Lớp truy xuất mạng: Nó cũng được gọi là lớp Host-to-Network. Nó là lớp liên quan đến tất cả các vấn đề mà một gói IP yêu cầu để tạo một liên kết vật lý thực sự, và sau đó tạo một liên kết vật lý khác. Nó bao gồm các chi tiết kỹ thuật LAN và WAN, và tất cả các chi tiết trong lớp liên kết dữ liệu cũng như lớp vật lý của mô hình OSI. 1.4.2. Mô hình tham chiếu OSI 7 lớp Mô hình OSI - Mô hình TCP/IP - Các thiết bị mạng. 13
Tầng ứng dụng (Application layer – lớp 7): tầng ứng dụng quy định giao diện giữa người sử dụng và môi trường OSI, nó cung cấp các phương tiện cho người sử dụng truy cập vả sử dụng các dịch vụ của mô hình OSI. Các ứng dụng cung được cấp như các chương trình xử lý kí tự, bảng biểu, thư tín … và lớp 7 đưa ra các giao thức HTTP, FTP, SMTP, POP3, Telnet. Tầng trình bày (Presentation layer – lớp 6): chuyển đổi các thông tin từ cú pháp người sử dụng sang cú pháp để truyền dữ liệu, ngoài ra nó có thể nén dữ liệu truyền và mã hóa chúng trước khi truyền đễ bảo mật. Tầng này sẽ định dạng dữ liệu từ lớp 7 đưa xuống rồi gửi đi đảm bảo sao cho bên thu có thể đọc được dữ liệu của bên phát. Các chuẩn định dạng dữ liệu của lớp 6 là GIF, JPEG, PICT, MP3, MPEG … Tầng giao dịch (Session layer – lớp 5): thực hiện thiết lập, duy trì và kết thúc các phiên làm việc giữa hai hệ thống. Tầng giao dịch quy định một giao diện ứng dụng cho tầng vận chuyển sử dụng. Nó xác lập ánh xạ giữa các tên đặt địa chỉ, tạo ra các tiếp xúc ban đầu giữa các máy tính khác nhau trên cơ sở các giao dịch truyền thông. Nó đặt tên nhất quán cho mọi thành phần muốn đối thoại riêng với nhau. Các giao thức trong lớp 5 sử dụng là NFS, X- Window System, ASP. Tầng vận chuyển (Transport layer – lớp 4): tầng vận chuyển xác định địa chỉ trên mạng, cách thức chuyển giao gói tin trên cơ sở trực tiếp giữa hai đầu mút, đảm bảo truyền dữ liệu tin cậy giữa hai đầu cuối (end-to-end). Các giao thức phổ biến tại đây là TCP, UDP, SPX. Tầng mạng (Network layer – lớp 3): tầng mạng có nhiệm vụ xác định việc chuyển hướng, vạch đường các gói tin trong mạng (chức năng định tuyến), các gói tin này có thể phải đi qua nhiều chặng trước khi đến được đích cuối cùng. Lớp 3 là lớp có liên quan đến các địa chỉ logic trong mạng Các giao thức hay sử dụng ở đây là IP, RIP, IPX, OSPF, AppleTalk. Tầng liên kết dữ liệu (Data link layer – lớp 2): tầng liên kết dữ liệu có nhiệm vụ xác định cơ chế truy nhập thông tin trên mạng, các dạng thức chung trong các gói 14
tin, đóng gói và phân phát các gói tin.Lớp 2 có liên quan đến địa chỉ vật lý của các thiết bị mạng, topo mạng, truy nhập mạng, các cơ chế sửa lỗi và điều khiển luồng. Tầng vật lý (Phisical layer – lớp 1): tầng vật lý cung cấp phương thức truy cập vào đường truyền vật lý để truyền các dòng Bit không cấu trúc, ngoài ra nó cung cấp các chuẩn về điện, dây cáp, đầu nối, kỹ thuật nối mạch điện, điện áp, tốc độ cáp truyền dẫn, giao diện nối kết và các mức nối kết. 2. Các thiết bị thông dụng và các chuẩn kết nối vật lý - Hub Hub là một trong những yếu tố quan trọng nhất của LAN, đây là điểm kết nối dây trung tâm của mạng, tất cả các trạm trên mạng LAN được kết nối thông qua HUB. Một hub thông thường có nhiều cổng nối với người sử dụng để gắn máy tính và các thiết bị ngoại vi. Mỗi cổng hỗ trợ một bộ kết nối dùng cặp dây xoắn 10BASETtừ mỗi trạm của mạng. Khi bó tín hiệu Ethernet được truyền từ một trạm tới hub, nó được lặp lại trên khắp các cổng khác của hub. Các hub thông minh có thể định dạng, kiểm tra, cho phép hoặc không cho phép bởi người điều hành mạng từ trung tâm quản lý hub. Có ba loại hub: Hub đơn (stand alone hub) Hub phân tầng (stackable hub, có tài liệu gọi là HUB sắp xếp) Hub modun (modular hub) Modular hub rất phổ biến cho các hệ thống mạng vì nó có thể dễ dàng mở rộng và luôn có chức nǎng quản lý, modularcó từ 4 đến 14 khe cắm, có thể lắp thêm các modun Ethernet 10BASET. Stackable hub là lý tưởng cho những cơ quan muốn đầu tư tối thiểu ban đầu nhưng lại có kế hoạch phát triển LAN sau này. - Dây cáp Chú ý: Uỷ ban kỹ thuật điện tử (IEEE) đề nghị dùng các tên sau đây để chỉ 3 loại dây cáp dùng với mạng Ethernet chuẩn 802.3. Dây cáp đồng trục sợi to (thick coax) thì gọi là 10BASE5 (Tốc độ 10 Mbps, tần số cơ sở, khoảng cách tối đa 500m). Dây cáp đồng trục sợi nhỏ (thin coax) gọi là 10BASE2 (Tốc độ 10 Mbps, tần số cơ sở, khoảng cách tối đa 200m). 15
Dây cáp đôi xoắn không vỏ bọc (twisted pair) gọi là 10BASET (Tốc độ 10 Mbps, tần số cơ sở, sử dụng cáp sợi xoắn). Dây cáp quang (Fiber Optic Inter-Repeater Link) gọi là FOIRL Liên mạng (internetworking) Việc kết nối các LAN riêng lẻ thành một liên mạng chung được gọi là Internetworking. Internetworking sử dụng ba công cụ chính là: bridge, router và switch. - Cầu nối (bridge): Là cầu nối hai hoặc nhiều đoạn (segment) của một mạng. Theo mô hình OSI thì bridge thuộc mức 2. Bridge sẽ lọc những gói dữ liệu để gửi đi (hay không gửi) cho đoạn nối, hoặc gửi trả lại nơi xuất phát. Các bridge cũng thường được dùng để phân chia một mạng lớn thành hai mạng nhỏ nhằm làm tǎng tốc độ. Mặc dầu ít chức nǎng hơn router, nhưng bridgecũng được dùng phổ biến. - Bộ dẫn đường (router) Chức nǎng cơ bản của router là gửi đi các gói dữ liệu dựa trên địa chỉ phân lớp của mạng và cung cấp các dịch vụ như bảo mật, quản lý lưu thông... Giống như bridge, router là một thiết bị siêu thông minh đối với các mạng thực sự lớn. router biết địa chỉ của tất cả các máy tính ở từng phía và có thể chuyển các thông điệp cho phù hợp. Chúng còn phân đường-định truyền để gửi từng thông điệp có hiệu quả. Theo mô hình OSI thì chức nǎng của router thuộc mức 3, cung cấp thiết bị với thông tin chứa trong các header của giao thức, giúp cho việc xử lý các gói dữ liệu thông minh. Dựa trên những giao thức, router cung cấp dịch vụ mà trong đó mỗi packet dữ liệu được đọc và chuyển đến đích một cách độc lập. Khi số kết nối tǎng thêm, mạng theo dạng router trở nên kém hiệu quả và cần suy nghĩ đến sự thay đổi. - Bộ chuyển mạch (switch) Chức nǎng chính của switch là cùng một lúc duy trì nhiều cầu nối giữa các thiết bị mạng bằng cách dựa vào một loại đường truyền xương sống (backbone) nội tại tốc độ cao. Switch có nhiều cổng, mỗi cổng có thể hỗ trợ toàn bộ EthernetLAN hoặc Token Ring. 16
Bộ chuyển mạch kết nối một số LAN riêng biệt và cung cấp khả nǎng lọc gói dữ liệu giữa chúng. Các switch là loại thiết bị mạng mới, nhiều người cho rằng, nó sẽ trở nên phổ biến nhất vì nó là bước đầu tiên trên con đường chuyển sang chế độ truyền không đồng bộ ATM. - Hệ điều hành mạng - NOS (Network Operating System) Cùng với sự nghiên cứu và phát triển mạng máy tính, hệ điều hành mạng đã được nhiều công ty đầu tư nghiên cứu và đã công bố nhiều phần mềm quản lý và điều hành mạng có hiệu quả như: NetWare của công ty NOVELL, LAN Managercủa Microsoft dùng cho các máy server chạy hệ điều hành OS/2, LAN server của IBM (gần như đồng nhất với LANManager), Vines của Banyan Systems là hệ điều hành mạng dùng cho server chạy hệ điều hành UNIX, Promise LAN củaMises Computer chạy trên card điều hợp mạng độc quyền, Widows for Workgroups của Microsoft, LANtastic của Artisoft, NetWare Lite của Novell,.... Một trong những sự lựa chọn cơ bản mà ta phải quyết định trước là hệ điều hành mạng nào sẽ làm nền tảng cho mạng của ta, việc lựa chọn tuỳ thuộc vào kích cỡ của mạng hiện tại và sự phát triển trong tương lai, còn tuỳ thuộc vào những ưu điểm và nhược điểm của từng hệ điều hành. Một số hệ điều hành mạng phổ biến hiện nay: Hệ điều hành mạng UNIX: Đây là hệ điều hành do các nhà khoa học xây dựng và được dùng rất phổ biến trong giới khoa học, giáo dục. Hệ điều hành mạng UNIX là hệ điều hành đa nhiệm, đa người sử dụng, phục vụ cho truyền thông tốt. Nhược điểm của nó là hiện nay có nhiều Version khác nhau, không thống nhất gây khó khǎn cho người sử dụng. Ngoài ra hệ điều hành này khá phức tạp lại đòi hỏi cấu hình máy mạnh (trước đây chạy trên máy mini, gần đây có SCO UNIX chạy trên máy vi tính với cấu hình mạnh). Hệ điều hành mạng Windows NT: Đây là hệ điều hành của hãng Microsoft, cũng là hệ điều hành đa nhiệm, đa người sử dụng. Đặc điểm của nó là tương đối dễ sử dụng, hỗ trợ mạnh cho phần mềm WINDOWS. Do hãng Microsoft là hãng phần mềm lớn nhất thế giới hiện nay, hệ điều hành này có khả nǎng sẽ được ngày càng phổ biến rộng rãi. Ngoài ra, Windows NT có thể liên kết tốt với máy chủ Novell Netware. Tuy nhiên, để chạy có hiệu quả, Windows NT cũng đòi hỏi cấu hình máy tương đối mạnh. Hệ điều hành mạng Windows for Worrkgroup: Đây là hệ điều hành mạng ngang hàng nhỏ, cho phép một nhóm người làm việc (khoảng 3-4 người) dùng chung ổ 17
đĩa trên máy của nhau, dùng chung máy in nhưng không cho phép chạy chung một ứng dụng. Hệ dễ dàng cài đặt và cũng khá phổ biến. Hệ điều hành mạng NetWare của Novell: Đây là hệ điều hành phổ biến nhất hiện nay ở nước ta và trên thế giới trong thời gian cuối, nó có thể dùng cho các mạng nhỏ (khoảng từ 5-25 máy tính) và cũng có thể dùng cho các mạng lớn gồm hàng trǎm máy tính. Trong những nǎm qua, Novell đã cho ra nhiều phiên bản của Netware: Netware 2.2, 3.11. 4.0 và hiện có 4.1. Netware là một hệ điều hành mạng cục bộ dùng cho các máy vi tính theo chuẩn của IBM hay các máy tính Apple Macintosh, chạy hệ điều hành MS-DOS hoặc OS/2.Hệ điều hành này tương đối gọn nhẹ, dễ cài đặt (máy chủ chỉ cần thậm chí AT386) do đó phù hợp với hoàn cảnh trang thiết bị hiện tại của nước ta. Ngoài ra, vì là một phần mềm phổ biến nên Novell Netware được các nhà sản xuất phần mềm khác hỗ trợ (theo nghĩa các phân mềm do các hãng phần mềm lớn trên thế giới làm đều có thể chạy tốt trên hệ điều hành mạng này). Các Phương tiện Kết nối mạng liên khu vực (WAN) Bên cạnh phương pháp sử dụng đường điện thoại thuê bao để kết nối các mạng cục bộ hoặc mạng khu vực với nhau hoặc kết nối vào Internet, có một số phương pháp khác: Đường thuê bao (leased line). Đây là phương pháp cũ nhất, là phương pháp truyền thống nhất cho sự nối kết vĩnh cửu. Bạn thuê đường dây từ công ty điện thoại (trực tiếp hoặc qua nhà cung cấp dịch vụ). Bạn cần phải cài đặt một "Chanel Service Unit" (CSU) để nối đến mạng T, và một "Digital Service Unit" (DSU) để nối đến mạng chủ (primary) hoặc giao diện mạng. ISDN (Integrated Service Digital Nework). Sử dụng đường điện thoại số thay vì đường tương tự. Do ISDN là mạng dùng tín hiệu số, bạn không phải dùng một modem để nối với đường dây mà thay vào đó bạn phải dùng một thiết bị gọi là "codec" với modem có khả nǎng chạy ở 14.4 kbit/s. ISDN thích hợp cho cả hai trường hợp cá nhân và tổ chức. Các tổ chức có thể quan tâm hơn đến ISDN có khả nǎng cao hơn ("primary" ISDN) với tốc độ tổng cộng bằng tốc độ 1.544 Mbit/s của đường T1. Cước phí khi sử dụng ISDN được tính theo thời gian, một số trường hợp tính theo lượng dữ liệu được truyền đi và một số thì tính theo cả hai. CATV link. Công ty dẫn cáp trong khu vực của bạn có thể cho bạn thuê một "chỗ" trên đường cáp của họ với giá hấp dẫn hơn với đường điện thoại. Cần phải biết những thiết bị gì cần cho hệ thống của mình và độ rộng của dải mà bạn sẽ được cung cấp là bao nhiêu. Cũng như việc đóng góp chi phí với những khách hàng khác cho kênh liên lạc đó là như thế nào. Một dạng kỳ lạ hơn được đưa ra với tên gọi là 18
mạng "lai" ("hybrid" Network), với một kênh CATV được sử dụng để lưu thông theo một hướng và một đường ISDN hoặc gọi số sử dụng cho đường trở lại. Nếu muốn cung cấp thông tin trên Internet, bạn phải xác định chắc chắn rằng "kênh ngược" của bạn đủ khả nǎng phục vụ cho nhu cầu thông tin của khách hàng của bạn. Frame relay. Frame relay "uyển chuyển" hơn đường thuê bao. Khách hàng thuê đường Frame relay có thể mua một dịch vụ có mức độ xác định - một "tốc độ thông tin uỷ thác" ("Committed Information Rale" - CIR). Nếu như nhu cầu của bạn trên mạng là rất "bột phát" (burty), hay người sử dụng của bạn có nhu cầu cao trên đường liên lạc trong suốt một khoảng thời gian xác định trong ngày, và có ít hoặc không có nhu cầu vào ban đêm - Frame relay có thể sẽ kinh tế hơn là thuê hoàn toàn một đường T1 (hoặc T3). Nhà cung cấp dịch vụ của bạn có thể đưa ra một phương pháp tương tự như là phương pháp thay thế đó là Switched Multimegabit Data Service. 19
Chương 2: Giao thức TCP/IP Mã bài: MH08 - C02 Giới thiệu:Trong chương này chúng ta nghiên cứu về các giao thức trong mạng máy tính, các địa chỉ IP và cấu trúc của một IP. Mục tiêu: - Hiểu rõ các kiến thức liên quan đến TCP/IP và địa chỉ IP; - Biết cách định tuyến, phân mảnh và hợp nhất các gói IP; - Thực hiện các thao tác an toàn với máy tính. Nội dung chính: 1. Tổng quan về giao thức IP và địa chỉ IP 1.1. Giao thức IP Mục đích của giao thức IP là kết nối các mạng con thành dạng Internet để truyền dữ liệu. Giao thức IP cung cấp bốn chức năng: - Đơn vị cơ sở cho truyền dữ liệu - Đánh địa chỉ - Chọn đường - Phân đoạn các datagram Mục đích đầu tiên của IP là cung cấp các thuật toán truyền dữ liệu giữa các mạng. Nó cung cấp một dịch vụ phân phát không kết nối cho các giao thức tầng cao hơn. Nghĩa là nó không thiết lập phiên (session) làm việc giữa trạm truyền và trạm nhận. IP gói (encapsulate) dữ liệu và phát nó với một sự nỗ lực nhất. IP không báo cho người nhận và người gửi về tình trạng gói dữ liệu mà cố gắng phát nó, do đó gọi là dịch vụ nỗ lực nhất. Nếu tầng liên kết dữ liệu bị lỗi thì IP cũng không thông báo mà cứ gửi lên tầng trên. Do đó, tới tầng TCP dữ liệu phải được phục hồi lỗi. Nói cách khác, tầng TCP phải có cơ chế timeout đối với việc truyền đó và sẽ phải gửi lại (resend) dữ liệu. Trước khi phát dữ liệu xuống tầng dưới, IP thêm vào các thông tin điều khiển để báo cho tầng 2 biết có thông báo cần gửi vào mạng. Đơn vị thông tin IP truyền đi gọi là datagram, còn khi truyền trên mạng gọi là gói. Các gói được truyền với tốc độ cao trên mạng. Giao thức IP không quan tâm kiểu dữ liệu trong gói. Các dữ liệu phải thêm các thông tin điều khiển gọi là đầu IP (IP header). Hình 2.3 chỉ ra cách IP gói thông tin và một đầu gói chuẩn của một datagram IP. 20