Giáo trình Mạng máy tính (Nghề: Quản trị mạng máy tính - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:140

Thêm vào BST

Báo xấu

44
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Mạng máy tính được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên trình bày được lịch sử mạng máy tính; Cài đặt hệ thống mạng ; Phụ trách quản lý một mạng máy tính tại cơ quan xí nghiệp; Chuẩn đoán và sửa chữa các sự cố cơ bản trên hệ thống mạng;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Mạng máy tính (Nghề: Quản trị mạng máy tính - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG ĐỒNG THÁP GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: MẠNG MÁY TÍNH NGÀNH, NGHỀ: QUẢN TRỊ MẠNG MÁY TÍNH TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số /QĐ-CĐCĐ ngày tháng năm 20… của Hiệu trƣởng trƣờng Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp) Đồng Tháp, năm 2017
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN: Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể đƣợc 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. ii
MỤC LỤC GIÁO TRÌNH MÔN HỌC ...........................................................................................6 Bài 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH ..............................................................8 1. Khái niệm mạng máy tính .......................................................................................8 2. Ƣu và nhƣợc điểm của mạng máy tính: ..................................................................8 2.1. Ƣu điểm: ...........................................................................................................8 2.2. Nhƣợc điểm: .....................................................................................................9 3. Phân loại mạng máy tính .........................................................................................9 3.1. Theo khoảng cách địa lý ...................................................................................9 3.2. Dựa theo kỹ thuật chuyển mạch .....................................................................10 3.3. Phân loại theo kiến trúc mạng ........................................................................12 3.4. Phân loại theo hệ điều hành ............................................................................12 4. Kiến trúc mạng máy tính .......................................................................................12 4.1. Khái niệm Topology .......................................................................................12 4.2. Lƣợc đồ Bus (Kiến trúc thẳng) .......................................................................12 4.3. Lƣợc đồ Star (kiến trúc hình sao) ...................................................................13 4.4. Lƣợc đồ Ring (kiến trúc vòng) .......................................................................13 4.5. Các kiến trúc mạng kết hợp ............................................................................14 4. Các mô hình mạng .................................................................................................15 4.1. Mô hình OSI ...................................................................................................16 4.2. Mô hình TCP/IP .............................................................................................19 4.3. So sánh mô hình OSI và TCP/IP ....................................................................22 5. Địa chỉ IP ..............................................................................................................23 5.1. Tổng quan về IP ............................................................................................23 5.2. Trình bày địa chỉ IP ........................................................................................25 5.3. Các lớp địa chỉ IP ...........................................................................................26 5.4. Một số quy tắc đánh địa chỉ IP .......................................................................26 5.5. Subnet Mask ...................................................................................................27 CÂU HỎI ÔN TẬP .......................................................................................................33 Bài 2: MÔI TRƢỜNG TRUYỀN DẪN VÀ CÁC THIẾT BỊ MẠNG .....................43 1. Môi trƣờng truyền dẫn ...........................................................................................43 1.1. Khái niệm: ......................................................................................................43 1.2. Tần số truyền thông: .......................................................................................43 1.3. Các đặc tính của phƣơng tiện truyền dẫn: ......................................................43 1.4. Các kiểu truyền dẫn: .......................................................................................44 2. Các thiết bị mạng .................................................................................................45 2.1. Các loại cáp mạng .........................................................................................45 Cách test mạng và kiểm tra dây mạng bằng bộ test mạng đơn giản nhất ................51 3. Các kỹ thuật bấm cáp mạng...................................................................................58 BÀI TẬP THỰC HÀNH ...............................................................................................63 3
Bài 3: THIẾT KẾ MẠNG LAN .................................................................................... 67 A. LÝ THUYẾT ............................................................................................................ 67 1. Các yêu cầu thiết kế .............................................................................................. 67 1.1. Lấy yêu cầu .................................................................................................... 67 1.2. Phân tích yêu cầu............................................................................................ 67 2. Qui trình thiết kế mạng.......................................................................................... 68 2. 1. Khảo sát địa điểm thi công ............................................................................ 68 2. 2. Vẽ sơ đồ thi công........................................................................................... 69 2. 3. Lập bảng dự trù kinh phí ............................................................................... 70 2. 4. Lập kế hoạch thi công ................................................................................... 70 3. Hồ sơ thiết kế mạng ............................................................................................... 71 3. 1. Lập hồ sơ tổng quát hệ thống mạng .............................................................. 71 3. 2. Lập hồ sơ chi tiết hệ thống mạng .................................................................. 71 B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP .......................................................................................... 73 BÀI 4: THI CÔNG CÔNG TRÌNH MẠNG ................................................................. 75 A. LÝ THUYẾT ............................................................................................................ 75 1. Đọc bản vẽ ............................................................................................................. 75 2. Các kỹ thuật thi công công trình mạng ................................................................. 76 2.1. Một số nguyên tắc thi công mạng .................................................................. 76 2.2. Thi công hệ thống cáp .................................................................................... 76 2. 3. Lắp đặt thiết bị mạng ..................................................................................... 79 2.4. Thiết lập hệ thống quản trị ............................................................................. 80 3. Giám sát thi công mạng ......................................................................................... 81 3. 1. Giám sát thi công cáp .................................................................................... 81 3. 2. Giám sát lắp đặt thiết bị................................................................................. 82 3. 3. Lập hồ sơ thi công mạng ............................................................................... 84 B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP .......................................................................................... 85 BÀI 5: CÀI ĐẶT HỆ THỐNG MẠNG ........................................................................ 86 A. LÝ THUYẾT ............................................................................................................ 86 1. Cài đặt hệ điều hành mạng .................................................................................... 86 1.1. Cài đặt hệ điều hành mạng cho Server ........................................................... 86 1. 2. Cài đặt hệ điều hành mạng cho Client .......................................................... 87 2. Cài đặt giao thức mạng .......................................................................................... 87 2. 1. Mô hình Internet TCP/IP ............................................................................... 87 2.2. Bộ giao thức TCP/IP ...................................................................................... 89 2.3. Một số giao thức khác .................................................................................... 93 3. Cài đặt các dịch vụ mạng ...................................................................................... 93 3.1. Dịch vụ DHCP ............................................................................................... 94 + Cấu hình IP động cho máy Client .................................................................... 101 Cách kiểm tra địa chỉ IP đƣợc cấp phát cho máy tính......................................... 101 3.2. Dịch vụ DNS ................................................................................................ 102 3.3. Dịch vụ AD (Active Directory) .................................................................... 117 4. Cấu hình bảo mật................................................................................................. 128 4
B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP .........................................................................................135 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................140 5
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học: MẠNG MÁY TÍNH Mã mô đun: MH12 Thời gian thực hiện mô đun: 90 giờ (Lý thuyết: 45 giờ; thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập: 41 giờ; kiểm tra: 4 giờ) I.VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT MÔN HỌC - Vị trí: Môn học đƣợc bố trí sau khi sinh viên học xong các môn học chung, các môn học cơ sở chuyên ngành đào tạo chuyên môn nghề. - Tính chất: Là môn học cơ sở chuyên ngành bắt buộc. II. MỤC TIÊU MÔN HỌC: - Trình bày đƣợc lịch sử mạng máy tính; - Cài đặt hệ thống mạng ; - Phụ trách quản lý một mạng máy tính tại cơ quan xí nghiệp; - Chuẩn đoán và sửa chữa các sự cố cơ bản trên hệ thống mạng; - Phân biệt đƣợc các thiết bị mạng. - Bố trí làm việc khoa học đảm bảo an toàn cho ngƣời và phƣơng tiện học tập. III. NỘI DUNG MÔN HỌC 1. Nội dung tổng quát và phân phối thời gian: Thời gian (giờ) Thực hành, thí Số Tên các bài trong mô đun Tổng Lý nghiệm, Kiểm TT số thuyết thảo tra luận, bài tập I Tổng quan về công nghệ mạng máy 8 6 2 tính Lịch sử mạng máy tính 1 1 Giới thiệu mạng máy tính 2 1 1 Đặc trƣng cơ bản của mạng máy tính 2 2 Phân loại mạng máy tính 3 2 1 II Mô hình OSI 8 7 1 Mô hình tham khảo OSI 1 1 Các giao thức trong mô hình OSI 1 1 Các chức năng chủ yếu của các tầng 5 4 1 của mô hình OSI III Tô pô mạng 12 7 4 1 Mạng cục bộ 3 1 2 Kiến trúc mạng cục bộ 5 3 2 Các phƣơng pháp truy cập đƣờng 4 3 1 truyền vật lý 6
IV Cáp mạng và vật tải truyền 22 8 13 1 Các thiết bị mạng thông dụng 7 3 4 Các thiết bị ghép nối 7 2 5 Một số kiểu nối mạng thông dụng và 8 3 4 1 các chuẩn V Giới thiệu giao thức TCP/IP 25 12 12 1 Mô hình tham chiếu bộ giao thức 6 3 3 TCP/IP Giao thức IP 15 6 9 Các giao thức TCP và UDP 2 2 Một số giao thức điều khiển 2 1 1 VI Hệ điều hành mạng 15 5 10 Cài đặt hệ điều hành mạng 5 2 3 Quản lý ngƣời dùng 6 2 4 Bảo vệ dữ liệu 4 1 3 Cộng 90 45 41 4 7
Bài 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH Mục tiêu của bài Trình bày đƣợc khái niệm về mạng máy tính, phân loại mạng và các kiến trúc mạng  Khái niệm mạng máy tính  Ƣu và nhƣợc điểm của mạng máy tính  Phân loại mạng  Kiến trúc mạng 1. Khái niệm mạng máy tính Mạng máy tính là một nhóm các máy tính, thiết bị ngoại vi đƣợc nối kết với nhau thông qua các phƣơng tiện truyền dẫn nhƣ cáp, sóng điện từ, tia hồng ngoại... giúp cho các thiết bị này có thể trao đổi dữ liệu với nhau một cách dễ dàng 2. Ưu và nhược điểm của mạng máy tính: 2.1. Ưu điểm: - Tiết kiệm được tài nguyên phần cứng: nhƣ các bạn biết trong 1 số hệ thống mạng thì các máy trạm không cần ổ cứng luôn(mạng Boot room), mỗi lần chạy thì load hệ điều hành trên máy chủ lôi về mà thôi. Ngoài ra còn có hệ thống mạng mà các máy con không cần dùng case luôn, chỉ cần có màn hình chuột bàn phím là làm đƣợc luôn. - Giảm được chi phí bản quyền phần mềm: Khi kết nối mạng lại chúng ta có thể sử dụng tính năng chia sẽ ứng dụng trên máy chủ server xuống cho các máy trạm, khi đó các máy trạm không cần cài phần mềm đó mà chỉ cần kết nối đến server để chạy mà thôi. Trong trƣờng hợp này tức nhiên các bạn cũng phải bỏ tiền ra mua bản quyền nhƣng sẽ ít hơn so với ban đầu. - Chia sẽ dữ liệu dễ dàng: Có thể nói đây là một trong các lý do chính để kết nối mạng, khi kết nối mạng thì mục đích chính có thể nói là dùng để chia sẽ dữ liệu cho các máy trong hệ thống mạng của mình. - Tập trung dữ liệu, bảo mật và backup dễ dàng: Nếu chúng ta không sử dụng mạng thì dữ liệu sẽ đƣợc lƣu trữ ở mỗi máy riêng biệt nhƣng khi ta kết nối mạng thì chỉ cần lƣu trữ trên server. Các máy trạm mỗi lần muốn truy xuất dữ liệu thì kết nối lên server lấy về. Khi tập trung nhƣ thế này thì việc backup và bảo mật cũng hiệu quả hơn. - Chia sẽ internet: Nếu nói lý do này là lý do chính dùng để kết nối mạng thì không phải là quá đáng. Các bạn hãy thử nghĩ xem 1 phòng Internet có 30 máy tính chẳng lẽ phải đí thuê 30 đƣờng truyền Internet; một cơ quan có 50 máy tinh cũng chẳng lẽ phải đi thuê 50 đƣờng truyền internet sao? Khi kết nối mạng chỉ cần 1 đƣờng truyền mà thôi đã giải quyết đƣợc tất cả! 8
2.2. Nhược điểm: - Dễ bị tê liệt toàn bộ hệ thống mạng: Nếu hệ thống mạng bị tấn công thì rất dễ làm tê liệt toàn bộ hệ thống mạng, các hacker tấn công vào các máy chủ để làm tê liệt nó. Khi các máy chủ bị tê liệt rồi thì lấy sức đâu nữa mà phục vụ cho các máy trạm. - Trình độ người quản lý: Khi kết nối hệ thống mạng cao đến đâu thì đòi hỏi trình độ ngƣời quản lý cũng phải tƣơng ứng đến đó, để có thể phục vụ cho việc thiết kế, cài đặt và quản trị nó. - Dễ bị lây lan virus: Khi các bạn kết nối hệ thống mạng thì cũng đang tạo đất sống rộng lớn cho những anh virus xinh đẹp đấy. Các bạn thử nghĩ xem nếu một nhân viên cắm 1 usb vào 1 máy tính ở phòng Kế toàn và ec ec nó đã lây lan quan phòng Nhân sự rồi 3. Phân loại mạng máy tính Có nhiều cách để phân loại mạng máy tính tuỳ thuộc vào yếu tố chính đƣợc chọn làm chỉ tiêu để phân loại: khoảng cách địa lý, kỹ thuật chuyển mạch, kiến trúc của mạng. 3.1. Theo khoảng cách địa lý Nếu lấy khoảng cách địa lý làm yếu tố chính để phân loại thì mạng máy tính đƣợc phân thành 4 loại: mạng cục bộ, mạng đô thị, mạng diện rộng, mạng toàn cầu. - Mạng cục bộ (Local Area Networks - LAN): cài đặt trong phạm vi tƣơng đối hẹp (ví dụ nhƣ trong một tòa nhà, một cơ quan, một trƣờng học,..), khoảng cách lớn nhất giữa các máy tính nối mạng là vài chục km trở lại. - Mạng đô thị (Metropolitan Area Networks - MAN): cài đặt trong phạm vi một đô thị, một trung tâm kinh tế xã hội, có bán kính nhỏ hơn 100 km. - Mạng diện rộng (Wide Area Networks - WAN): phạm vi của mạng có thể vƣợt qua biên giới quốc gia và thậm chí cả lục địa. - Mạng toàn cầu (Global Area Networks - GAN): phạm vi rộng khắp toàn cầu. Mạng Internet là một ví dụ cho loại này. Chúng ta cũng cần lƣu ý rằng: khoảng cách địa lý đƣợc dùng làm ―mốc‖ chỉ mang tính tƣơng đối. Cùng với sự phát triển của các công nghệ truyền dẫn và quản trị mạng thì những ranh giới đó ngày càng mờ nhạt đi. 9
3.2. Dựa theo kỹ thuật chuyển mạch Nếu lấy ―kỹ thuật chuyển mạch‖ làm yếu tố chính để phân ploại thì ta có 3 loại: mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch thông báo và mạng chuyển mạch gói. 3.2.1. Mạng chuyển mạch kênh Khi có hai thực thể cần trao đổi thông tin với nhau thì giữa chúng sẽ thiết lập một ―kênh‖ cố định và đƣợc duy trì cho đến khi một trong hai bên ngắt liên lạc. Các dữ liệu chỉ đƣợc truyền theo con đƣờng cố định đó. Hình 1.7. Mạng chuyển mạch kênh Nhƣợc điểm: + Tốn thời gian để thiết lập kênh cố định giữa hai thực thể + Hiệu suất sử dụng đƣờng truyền thấp vì sẽ có lúc kênh bị bỏ không do cả hai bên đều hết thông tin cần truyền trong khi các thực thể khác không đƣợc phép sử dụng kênh truyền này. 3.2.2. Mạng chuyển mạch thông báo Thông báo (message) là một đơn vị thông tin của ngƣời sử dụng có khuôn dạng đƣợc qui định trƣớc. Mỗi thông báo đều có chứa vùng thông tin điều khiển trong đó chỉ định rõ đích đến của thông báo. Căn cứ vào thông tin này mà mỗi nút trung gian có thể chuyển thông báo tới nút kế tiếp theo đƣờng dẫn tới đích của nó. Mỗi nút cần phải lƣu trữ tạm thời để ―đọc‖ thông tin điều khiển trên thông báo để sau đó chuyển tiếp thông báo đi. Tuỳ thuộc vào điều kiện của mạng, các thông báo khác nhau có thể truyền theo đƣờng truyền khác nhau. Hình 1.8. Mạng chuyển mạch thông báo Ưu điểm so với mạng chuyển mạch kênh: 10
- Hiệu suất sử dụng đƣờng truyền cao vì không bị chiếm dụng độc quyền mà đƣợc phân chia giữa nhiều thực thể. - Mỗi nút mạng có thể lƣu trữ thông báo cho tới khi kênh truyền rỗi mới gửi thông báo đi, vì vậy giảm đƣợc tình trạng tắc nghẽn mạch. - Có thể điều khiển việc truyền tin bằng cách sắp xếp độ ƣu tiên cho các thông báo. - Có thể tăng hiệu suất sử dụng dải thông bằng cách gán địa chỉ quảng bá để gửi thông báo đồng thời tới nhiều đích. Nhược điểm: - Không hạn chế kích thƣớc của các thông báo, dẫn đến phí tổn lƣu trƣ tạm thời cao và ảnh hƣởng tới thời gian đáp (respone time) và chất lƣợng truyền tin. - Thích hợp cho các dịch vụ thƣ tín điện tử hơn là các áp dụng có tính thời gian thực vì tồn tại độ trễ do lƣu trữ và xử lý thông tin điều khiển tại mỗi nút. 3.2.3. Mạng chuyển mạch gói Mỗi thông báo đƣợc chia làm nhiều phần nhỏ hơn đƣợc gọi là các gói tin có khuôn dạng quy định trƣớc. Mỗi gói tin cũng chứa các thông tin điều khiển, trong đó có địa chỉ nguồn (ngƣời gửi) và đích (ngƣời nhận) của gói tin. Các gói tin của một thông báo có thể đi qua mạng tới đích bằng nhiều con đƣờng khác nhau. Ở bên nhận, thứ tự nhận đƣợc có thể không đúng thứ tự đƣợc gửi đi. Hình 1.9. Mạng chuyển mạch gói So sánh mạng chuyển mạch thông báo và mạng chuyển mạch gói: ♦ Giống nhau: phƣơng pháp giống nhau ♦ Khác nhau: Các gói tin đƣợc giới hạn kích thƣớc tối đa sao cho các nút mạng có thể xử lý toàn bộ gói tin trong bộ nhớ mà không cần phải lƣu trữ tạm thời trên đĩa. Vì thế mạng chuyển mạch gói truyền các gói tin qua mạng nhanh chóng và hiệu quả hơn so với mạng chuyển mạch thông báo. Nhƣng vấn đề khó khăn của mạng loại này là việc tập hợp các gói tin để tạo lại thông báo ban đầu của ngƣời sử dụng, đặc biệt trong trƣờng hợp các gói đƣợc truyền theo nhiều đƣờng khác nhau. Cần phải cài đặt cơ chế ―đánh dấu‖ gói tin và phục hồi gói tin bị thất lạc hoặc truyền bị lỗi cho các nút mạng. Do có ƣu điểm mềm dẻo và hiệu suất cao hơn nên hiện nay mạng chuyển mạch gói đƣợc sử dụng phổ biến hơn các mạng chuyển mạch thông báo. Việc tích hợp cả hai kỹ thuật chuyển mạch (kênh và gói) trong một mạng thống nhất 11
(đƣợc gọi là mạng dịch vụ tích hợp số- Intergrated Services Digital Networks, viết tắt là ISDN) đang là một xu hƣớng phát triển của mạng ngày nay. 3.3. Phân loại theo kiến trúc mạng Ngƣời ta còn phân loại mạng theo kiến trúc mạng (topo và giao thức sử dụng). Các mạng thƣờng hay đƣợc nhắc đến nhƣ: mạng SNA của IBM, mạng ISO, mạng TCP/IP. 3.4. Phân loại theo hệ điều hành Nếu phân loại theo hệ điều hành mạng ngƣời ta chia ra theo mô hình mạng ngang hàng, mạng khách/chủhoặc phân loại theo tên hệ điều hành mà mạng sửdụng: Windows NT, Unix, Novell . . . 4. Kiến trúc mạng máy tính 4.1. Khái niệm Topology Network topology là sơ đồ dùng biểu diễn các kiểu sắp xếp, bố trí vật lý của máy tính, dây cáp và những thành phần khác trên mạng theo phƣơng diện vật lý. Có hai kiểu kiến trúc mạng chính là: kiến trúc vật lý (mô tả cách bố trí đƣờng truyền thực sự của mạng), kiến trúc logic (mô tả con đƣờng mà dữ liệu thật sự di chuyển qua các node mạng) 4.2. Lược đồ Bus (Kiến trúc thẳng) Nối mạng các máy tính đơn giản và phổ biến nhất. Dùng một đoạn cáp nối tất cả máy tính và các thiết bị trong mạng thành một hàng. Tín hiệu dữ liệu truyền sẽ đƣợc lan truyền trên đoạn cáp đến các máy tính còn lại, tuy nhiên chỉ có 1 máy tính có địa chỉ so khớp với địa chỉ mã hóa trong dữ liệu chấp nhận. Tại một thời điểm, chỉ có một máy có thể gởi dữ liệu lên mạng Càng nhiều máy thì tốc độ càng chậm. Hình 4.2 - Kiến trúc mạng Bus 12
Hiện tượng dội tín hiệu: khi dữ liệu đƣợc gởi lên mạng, dữ liệu sẽ đi từ đầu cáp này đến đầu cáp kia. Nếu tín hiệu tiếp tục không ngừng nó sẽ dội tới lui trong dây cáp và ngăn không cho máy tính khác gởi dữ liệu. Sử dụng thiết bị terminator (điện trở cuối) đặt ở mỗi đầu cáp để hấp thu các tín hiệu điện tự do. Ưu điểm: dùng ít cáp, dễ lắp đặt, giá thành rẻ, mở rộng mạng tƣơng đối đơn giản, nếu khoảng cách xa thì có thể dùng repeater để khuếch đại tín hiệu. Khuyết điểm: khi đoạn cáp đứt đôi hoặc các đầu nối bị hở ra thì sẽ có hai đầu cáp không nối với terminator nên tín hiệu sẽ dội ngƣợc và làm cho toàn bộ hệ thống mạng sẽ ngƣng hoạt động. Những lỗi nhƣ thế rất khó phát hiện ra là hỏng chỗ nào nên công tác quản trị rất khó khi mạng lớn (nhiều máy và kích thƣớc lớn). 4.3. Lược đồ Star (kiến trúc hình sao) Các máy tính đƣợc nối vào một thiết bị đấu nối trung tâm (Hub hoặcSwitch). Tín hiệu đƣợc truyền từ máy tính gởi qua hub tín hiệu đƣợc khuếch đại và truyền đến tất cả các máy tính khác trên mạng. Hình 4.3 - Kiến trúc mạng Star Ưu điểm: cung cấp tài nguyên và chế độ quản lý tập trung. Khi một đoạn cáp bị hỏng thì chỉ ảnh hƣởng đến máy dùng đoạn cáp đó, mạng vẫn hoạt động bình thƣờng. Kiến trúc này cho phép chúng ta có thể mở rộng hoặc thu hẹp mạng một cách dễ dàng. Khuyết điểm: đòi hỏi nhiều cáp và phải tính toán vị trí đặt thiết bị trung tâm. Khi thiết bị trung tâm điểm bị hỏng thì toàn bộ hệ thống mạng cũng ngừng hoạt động. 4.4. Lược đồ Ring (kiến trúc vòng) Các máy tính và các thiết bị nối với nhau thành một vòng khép kín, không có đầu nào bị hở. Tín hiệu đƣợc truyền đi theo một chiều và qua nhiều máy tính. Kiến trúc này dùng phƣơng pháp chuyển thẻ bài (token passing) để truyền dữ liệu quanh mạng. 13
Hình 4.4 - Kiến trúc mạng Ring Phƣơng pháp chuyển thẻ bài là phƣơng pháp dùng thẻ bài chuyển từ máy tính này sang máy tính khác cho đến khi tới máy tính muốn gởi dữ liệu. Máy này sẽ giữ thẻ bài và bắt đầu gởi dữ liệu đi quanh mạng. Dữ liệu chuyển qua từng máy tính cho đến khi tìm đƣợc máy tính có địa chỉ khớp với địa chỉ trên dữ liệu. Máy tính đầu nhận sẽ gởi một thông điệp cho máy tính đầu gởi cho biết dữ liệu đã đƣợc nhận. Sau khi xác nhận máy tính đầu gởi sẽ tạo thẻ bài mới và thả lên mạng. Vận tốc của thẻ bài xấp xỉ với vận tốc ánh sáng. 4.5. Các kiến trúc mạng kết hợp Star bus là mạng kết hợp giữa mạng star và mạng bus. Trong kiến trúc này một vài mạng có kiến trúc hình star đƣợc nối với trục cáp chính (bus). Nếu một máy tính nào đó bị hỏng thì nó không ảnh hƣởng đến phần còn lại của mạng. Nếu một Hub bị hỏng thì toàn bộ các máy tính trên Hub đó sẽ không thể giao tiếp đƣợc. Hình 4.5.1 - Kiến trúc mạng Star-Bus Mạng Star Ring tƣơng tự nhƣ mạng Star Bus. Các Hub trong kiến trúc Star Bus đều đƣợc nối với nhau bằng trục cáp thẳng (bus) trong khi Hub trong cấu hình Star Ring đƣợc nối theo dạng hình Star với một Hub chính 14
Hình 4.5.2 - Kiến trúc mạng Star-Ring Mạng kết nối hỗn hợp: Là sự phối hợp các kiểu kết nối khác nhau Hình 4.5.3. Một kết nối hỗn hợp 4. Các mô hình mạng Mục tiêu: Trình bày đƣợc khái niệm và cấu trúc của các lớp trong mô hình OSI, TCP/IP - Mô hình OSI - Mô hình TCP/IP - So sánh mô hình OSI và TCP/IP 15
4.1. Mô hình OSI Mô hình OSI (Open System Interconnection): là mô hình đƣợc tổ chức ISO đề xuất từ 1977 và công bố lần đầu vào 1984. Để các máy tính và các thiết bị mạng có thể truyền thông với nhau phải có những qui tắc giao tiếp đƣợc các bên chấp nhận. Mô hình OSI là một khuôn mẫu giúp chúng ta hiểu dữ liệu đi xuyên qua mạng nhƣ thế nào đồng thời cũng giúp chúng ta hiểu đƣợc các chức năng mạng diễn ra tại mỗi lớp. Trong mô hình OSI có bảy lớp, mỗi lớp mô tả một phần chức năng độc lập. Sự tách lớp của mô hình này mang lại những lợi ích sau: Chia hoạt động thông tin mạng thành những phần nhỏ hơn, đơn giản hơn giúp chúng ta dễ khảo sát và tìm hiểu hơn. - Chuẩn hóa các thành phần mạng để cho phép phát triển mạng từ nhiều nhà cung cấp sản phẩm. Ngăn chặn đƣợc tình trạng sự thay đổi của một lớp làm ảnh hƣởng đến các lớp khác, nhƣ vậy giúp mỗi lớp có thể phát triển độc lập và nhanh chóng hơn. Mô hình tham chiếu OSI định nghĩa các qui tắc cho các nội dung sau: - Cách thức các thiết bị giao tiếp và truyền thông đƣợc với nhau. - Các phƣơng pháp để các thiết bị trên mạng khi nào thì đƣợc truyền dữ liệu, khi nào thì không đƣợc. - Các phƣơng pháp để đảm bảo truyền đúng dữ liệu và đúng bên nhận. - Cách thức vận tải, truyền, sắp xếp và kết nối với nhau. - Cách thức đảm bảo các thiết bị mạng duy trì tốc độ truyền dữ liệu thích hợp Mô hình OSI đƣợc chia thành 7 lớp có chức năng nhƣ sau:  Application Layer (lớp ứng dụng): giao diện giữa ứng dụng và mạng.  Presentation Layer (lớp trình bày): thoả thuận khuôn dạng trao đổi dữ liệu.  Session Layer (lớp phiên): cho phép ngƣời dùng thiết lập các kết nối.  Transport Layer (lớp vận chuyển): đảm bảo truyền thông giữa hai hệ thống.  Network Layer (lớp mạng): định hƣớng dữ liệu truyền trong môi trƣờng liên mạng  Data link Layer (lớp liên kết dữ liệu): xác định việc truy xuất đến các thiết bị.  Physical Layer (lớp vật lý): chuyển đổi dữ liệu thành các bit và truyền đi. 16
Hình 1 – Mô hình tham chiếu OSI 4.1.1. Tầng vật lí (Physical Layer) Tầng vật lí định nghĩa tất cả các đặc tả về điện và vật lý cho các thiết bị. Trong đó bao gồm bố trí của các chân cắm (pin), các hiệu điện thế, và các đặc tả về cáp nối (cable). Các thiết bị tầng vật lí bao gồm Hub, bộ lặp (repeater), thiết bị tiếp hợp mạng (network adapter) và thiết bị tiếp hợp kênh máy chủ (Host Bus Adapter)- (HBA dùng trong mạng lƣu trữ (Storage Area Network)). Chức năng và dịch vụ căn bản đƣợc thực hiện bởi tầng vật lý bao gồm: * Thiết lập hoặc ngắt mạch kết nối điện (electrical connection) với một phƣơng tiện truyền thông (transmission medium). * Tham gia vào quy trình mà trong đó các tài nguyên truyền thông đƣợc chia sẻ hiệu quả giữa nhiều ngƣời dùng. Chẳng hạn giải quyết tranh chấp tài nguyên (contention) và điều khiển lƣu lƣợng. * Điều biến (modulation), hoặc biến đổi giữa biểu diễn dữ liệu số (digital data) của các thiết bị ngƣời dùng và các tín hiệu tƣơng ứng đƣợc truyền qua kênh truyền thông (communication channel). Cáp (bus) SCSI song song hoạt động ở tầng cấp này. Nhiều tiêu chuẩn khác nhau của Ethernet dành cho tầng vật lý cũng nằm trong tầng này; Ethernet nhập tầng vật lý với tầng liên kết dữ liệu vào làm một. Điều tƣơng tự cũng xảy ra đối với các mạng cục bộ nhƣ Token ring, FDDI và IEEE 802.11. 4.1.2. Tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer) Tầng liên kết dữ liệu cung cấp các phƣơng tiện có tính chức năng và quy trình để truyền dữ liệu giữa các thực thể mạng, phát hiện và có thể sửa chữa các lỗi trong tầng vật lý nếu có. Cách đánh địa chỉ mang tính vật lý, nghĩa là địa chỉ (địa chỉ MAC) đƣợc mã hóa cứng vào trong các thẻ mạng (network card) khi chúng đƣợc sản xuất. Hệ thống xác định địa chỉ này không có đẳng cấp (flat scheme). Chú ý: Ví dụ điển hình nhất là Ethernet. Những ví dụ khác về các giao 17
thức liên kết dữ liệu (data link protocol) là các giao thức HDLC; ADCCP dành cho các mạng điểm-tới-điểm hoặc mạng chuyển mạch gói (packet- switched networks) và giao thức Aloha cho các mạng cục bộ. Trong các mạng cục bộ theo tiêu chuẩn IEEE 802, và một số mạng theo tiêu chuẩn khác, chẳng hạn FDDI, tầng liên kết dữ liệu có thể đƣợc chia ra thành 2 tầng con: tầng MAC (Media Access Control – Điều khiển Truy nhập Đƣờng truyền) và tầng LLC (Logical Link Control – Điều khiển Liên kết Lôgic) theo tiêu chuẩn IEEE 802.2. Tầng liên kết dữ liệu chính là nơi các cầu nối (bridge) và các thiết bị chuyển mạch (switches) hoạt động. Kết nối chỉ đƣợc cung cấp giữa các nút mạng đƣợc nối với nhau trong nội bộ mạng. Tuy nhiên, có lập luận khá hợp lý cho rằng thực ra các thiết bị này thuộc về tầng 2,5 chứ không hoàn toàn thuộc về tầng 2. 4.1.3. Tầng mạng (Network Layer) Tầng mạng cung cấp các chức năng và qui trình cho việc truyền các chuỗi dữ liệu có độ dài đa dạng, từ một nguồn tới một đích, thông qua một hoặc nhiều mạng, trong khi vẫn duy trì chất lƣợng dịch vụ (quality of service) mà tầng giao vận yêu cầu. Tầng mạng thực hiện chức năng định tuyến. Các thiết bị định tuyến (router) hoạt động tại tầng này — gửi dữ liệu ra khắp mạng mở rộng, làm cho liên mạng trở nên khả thi (còn có thiết bị chuyển mạch (switch) tầng 3, còn gọi là chuyển mạch IP). Đây là một hệ thống định vị địa chỉ lôgic (logical addressing scheme) – các giá trị đƣợc chọn bởi kỹ sƣ mạng. Hệ thống này có cấu trúc phả hệ. Ví dụ điển hình của giao thức tầng 3 là giao thức IP. 4.1.4. Tầng giao vận (Transport Layer) Tầng giao vận cung cấp dịch vụ chuyên dụng chuyển dữ liệu giữa các ngƣời dùng tại đầu cuối, nhờ đó các tầng trên không phải quan tâm đến việc cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu đáng tin cậy và hiệu quả. Tầng giao vận kiểm soát độ tin cậy của một kết nối đƣợc cho trƣớc. Một số giao thức có định hƣớng trạng thái và kết nối (state and connection orientated). Có nghĩa là tầng giao vận có thể theo dõi các gói tin và truyền lại các gói bị thất bại. Một ví dụ điển hình của giao thức tầng 4 là TCP. Tầng này là nơi các thông điệp đƣợc chuyển sang thành các gói tin TCP hoặc UDP. Ở tầng 4 địa chỉ đƣợc đánh là address ports, thông qua address ports để phân biệt đƣợc ứng dụng trao đổi. 4.1.5. Tầng phiên (Session layer) Tầng phiên kiểm soát các (phiên) hội thoại giữa các máy tính. Tầng này thiết lập, quản lý và kết thúc các kết nối giữa trình ứng dụng địa phƣơng và trình ứng dụng ở xa. Tầng này còn hỗ trợ hoạt động song công (duplex) hoặc bán song công (half-duplex) hoặc đơn công (Single) và thiết lập các qui trình đánh dấu điểm hoàn thành (checkpointing) – giúp việc phục hồi truyền thông nhanh hơn khi có lỗi xảy ra, vì điểm đã hoàn thành đã đƣợc đánh dấu – trì hoãn (adjournment), kết thúc (termination) và khởi động lại (restart). Mô hình OSI uỷ nhiệm cho tầng này trách nhiệm ―ngắt mạch nhẹ nhàng‖ (graceful close) các phiên giao dịch (một tính chất của giao thức kiểm soát giao vận TCP) và trách nhiệm kiểm tra và phục hồi phiên, đây là phần thƣờng không đƣợc dùng đến trong bộ giao thức TCP/IP. 18
4.1.6. Tầng trình diễn (Presentation layer) Tầng trình diễn biến đổi dữ liệu để cung cấp một giao diện tiêu chuẩn cho tầng ứng dụng. Nó thực hiện các tác vụ nhƣ mã hóa dữ liệu sang dạng MIME, nén dữ liệu, và các thao tác tƣơng tự đối với biểu diễn dữ liệu để trình diễn dữ liệu theo nhƣ cách mà chuyên viên phát triển giao thức hoặc dịch vụ cho là thích hợp. Chẳng hạn: chuyển đổi tệp văn bản từ mã EBCDIC sang mã ASCII, hoặc tuần tự hóa các đối tƣợng (object serialization) hoặc các cấu trúc dữ liệu (data structure) 4.1.7. Tầng ứng dụng (Application layer) Tầng ứng dụng là tầng gần với ngƣời sử dụng nhất. Nó cung cấp phƣơng tiện cho ngƣời dùng truy nhập các thông tin và dữ liệu trên mạng thông qua chƣơng trình ứng dụng. Tầng này là giao diện chính để ngƣời dùng tƣơng tác với chƣơng trình ứng dụng, và qua đó với mạng. Một số ví dụ về các ứng dụng trong tầng này bao gồm Telnet, Giao thức truyền tập tin FTP và Giao thức truyền thƣ điện tử SMTP, HTTP, X.400 Mail remote 4.2. Mô hình TCP/IP  Mô hình TCP/IP là gì? TCP/ IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol - Giao thức điều khiển truyền nhận/ Giao thức liên mạng), là một bộ giao thức trao đổi thông tin đƣợc sử dụng để truyền tải và kết nối các thiết bị trong mạng Internet. TCP/IP đƣợc phát triển để mạng đƣợc tin cậy hơn cùng với khả năng phục hồi tự động.  Sự phát triển và hình thành của mô hình TCP/IP Ý tƣởng hình thành mô hình TCP/IP đƣợc bắt nguồn từ Bộ giao thức liên mạng trong công trình DARPA vào năm 1970. Trải qua vô số năm nghiên cứu và phát triển của 2 kỹ sƣ Robert E. Kahn và Vinton Cerf cùng sự hỗ trợ của không ít các nhóm nghiên cứu. Đầu năm 1978, giao thức TCP/ IP đƣợc ổn định hóa với giao thức tiêu chuẩn đƣợc dùng hiện nay của Internet đó là mô hình TCP/IP Version 4. Vào năm 1975, cuộc thử nghiệm thông nối giữa 2 mô hình TCP/IP đƣợc diễn ra thành công. Cũng bắt đầu từ đây, cuộc thử nghiệm thông nối giữa các mô hình TCP/IP đƣợc diễn ra nhiều hơn và đều đạt đƣợc kết quả tốt. Cũng chính vì điều này, một cuộc hội thảo đƣợc Internet Architecture Broad mở ra, với sự 19
tham dự của hơn 250 đại biểu của các công ty thƣơng mại, từ đây giao thức và mô hình TCP/IP đƣợc phổ biến rộng rãi trên khắp thế giới.  Cách thức hoạt động của mô hình TCP/IP Phân tích từ tên gọi, TCP/IP là sự kết hợp giữa 2 giao thức. Trong đó IP (Giao thức liên mạng) cho phép các gói tin đƣợc gửi đến đích đã định sẵn, bằng cách thêm các thông tin dẫn đƣờng vào các gói tin để các gói tin đƣợc đến đúng đích đã định sẵn ban đầu. Và giao thức TCP (Giao thức truyền vận) đóng vai trò kiểm tra và đảm bảo sự an toàn cho mỗi gói tin khi đi qua mỗi trạm. Trong quá trình này, nếu giao thức TCP nhận thấy gói tin bị lỗi, một tín hiệu sẽ đƣợc truyền đi và yêu cầu hệ thống gửi lại một gói tin khác. Quá trình hoạt động này sẽ đƣợc làm rõ hơn ở chức năng của mỗi tầng trong mô hình TCP/IP.  Chức năng của các tầng trong mô hình TCP/IP Một mô hình TCP/IP tiêu chuẩn bao gồm 4 lớp đƣợc chồng lên nhau, bắt đầu từ tầng thấp nhất là Tầng vật lý (Physical) → Tầng mạng (Network) → Tầng giao vận (Transport) và cuối cùng là Tầng ứng dụng (Application). Tuy nhiên, một số ý kiến lại cho rằng mô hình TCP/IP là 5 tầng, tức các tầng 4 đến 2 đều đƣợc giữ nguyên, nhƣng tầng Datalink sẽ đƣợc tách riêng và là tầng nằm trên so với tầng vật lý. 4.2.1. Tầng 4 - Tầng Ứng dụng (Application) Đây là lớp giao tiếp trên cùng của mô hình. Đúng với tên gọi, tầng Ứng dụng đảm nhận vai trò giao tiếp dữ liệu giữa 2 máy khác nhau thông qua các dịch vụ mạng khác nhau (duyệt web, chat, gửi email, một số giao thức trao đổi dữ liệu: SMTP, SSH, FTP,...). Dữ liệu khi đến đây sẽ đƣợc định dạng theo kiểu Byte nối Byte, cùng với đó là các thông tin định tuyến giúp xác định đƣờng đi đúng của một gói tin. 20