i
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, trong lĩnh vực Công nghệ thông tin không thể không nhắc đến hệ
thống mạng vì nó là nền tảng để người sử dụng có thể trao đổi dữ liệu. Chính vì tầm
quan trọng của hệ thống mạng nên thiết kế mạng là một mảng kiến thức cần thiết với
sinh viên chuyên ngành Công nghệ thông tin.
Tập bài giảng Thiết kế mạng được biên soạn cho đối tượng sinh viên Cao đẳng
và Đại học khoa Công nghệ thông tin, trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Nam Định.
Tập bài giảng được chia làm 6 chương:
Chương 1: Mạng cục bộ
Chương 2: Cơ sở về cầu nối
Chương 3: Cơ sở về bộ chuyển mạch
Chương 4: Cơ sở về bộ chọn đường
Chương 5: Công nghệ Wireless
Chương 6: Thiết kế mạng
Nhóm biên soạn xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp khoa Công nghệ thông
tin, cùng các đồng nghiệp trong trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định đã giúp
chúng tôi hoàn thành tập bài giảng này.
Trong lần biên soạn đầu tiên, tập bài giảng không tránh khỏi những sai sót, rất
mong người đọc đóng góp ý kiến để tập bài giảng được hoàn thiện hơn. Mọi sự đóng
góp ý kiến xin gửi về Văn phòng Khoa Công nghệ thông tin, trường Đại học Sư phạm
kỹ thuật Nam Định.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn!
Nam Định, tháng 12 năm 2014
Nhóm biên soạn
Th.s Trần Văn Long
Th.s Trần Đình Tùng
ii
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................................i
DANH MỤC HÌNH VẼ ................................................................................................ v
DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................... x
CÁC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................................................xi
Chƣơng 1 ........................................................................................................................ 1
MẠNG CỤC BỘ ............................................................................................................ 1
1.1. Các khái niệm cơ bản ......................................................................................... 1
1.1.1. Cấu trúc topo của mạng ............................................................................. 1
1.1.2. Các phƣơng thức truy nhập đƣờng truyền .............................................. 3
1.1.3. Các loại đƣờng truyền và các chuẩn của chúng ...................................... 5
1.1.4. Các loại cáp mạng dùng trong mạng LAN ............................................... 6
1.1.5. Các thiết bị sử dụng trong mạng LAN .................................................... 11
1.2. Công nghệ Ethernet .......................................................................................... 17
1.2.1. Giới thiệu .................................................................................................... 17
1.2.2. Các đặc tính chung của Ethernet ............................................................ 18
1.2.3. Các loại mạng Ethernet ............................................................................ 22
1.3. Các kỹ thuật chuyển mạch trong LAN ........................................................... 22
1.3.1. Phân đoạn mạng trong LAN .................................................................... 23
1.3.2. Các chế độ chuyển mạch trong LAN ...................................................... 27
Chƣơng 2 ...................................................................................................................... 28
CƠ SỞ VỀ CẦU NỐI .................................................................................................. 28
2.1. Giới thiệu về liên mạng .................................................................................... 28
2.2. Cầu nối ............................................................................................................... 29
2.2.1. Cầu nối trong
suốt
..................................................................................... 29
2.2.2. Cầu nối xác định đƣờng đi từ nguồn ....................................................... 32
2.2.3. Cầu nối trộn lẫn ......................................................................................... 34
Chƣơng 3 ...................................................................................................................... 35
CƠ SỞ VỀ BỘ CHUYỂN MẠCH ............................................................................. 35
3.1. Chức năng và đặc tính của bộ chuyển mạch .................................................. 35
3.2. Các thành phần của bộ chuyển mạch ............................................................. 36
3.3. Nguyên lý hoạt động ......................................................................................... 38
3.3.1. Học địa chỉ MAC ....................................................................................... 38
3.3.2. Chuyển tiếp khung tin ............................................................................... 38
3.4. Phân loại bộ chuyển mạch ............................................................................... 40
3.4.1. Dựa vào cấu hình phần cứng .................................................................... 40
3.4.2. Dựa vào hoạt động ..................................................................................... 40
iii
3.4.3. Dựa vào mục đích sử dụng ....................................................................... 40
3.5. Một số loại bộ chuyển mạch của Cisco ........................................................... 43
3.6. Cấu hình các tham số cơ bản cho bộ chuyển mạch ....................................... 43
3.6.1. Thiết lập kết nối Console .......................................................................... 43
3.6.2. Cấu hình cơ bản ......................................................................................... 45
3.7. Mạng LAN ảo .................................................................................................... 49
3.7.1. Giới thiệu .................................................................................................... 49
3.7.2. Phân loại VLAN ......................................................................................... 50
3.7.3. Tạo VLAN với một bộ chuyển mạch ....................................................... 51
3.7.4. Tạo VLAN với nhiều bộ chuyển mạch .................................................... 56
Chƣơng 4 ...................................................................................................................... 70
CƠ SỞ VỀ BỘ CHỌN ĐƢỜNG ................................................................................ 70
4.1. Giới thiệu ........................................................................................................... 70
4.2. Chức năng của bộ chọn đƣờng ........................................................................ 70
4.3. Các thành phần của bộ chọn đƣờng ............................................................... 71
4.4. Nguyên tắc hoạt động ....................................................................................... 73
4.4.1. Giới thiệu bảng chọn đƣờng ..................................................................... 73
4.4.2. Nguyên tắc hoạt động ................................................................................ 74
4.4.3. Cập nhật bảng chọn
đƣờng
....................................................................... 75
4.5. Phân loại bộ chọn đƣờng ................................................................................. 75
4.6. Cấu hình các tham số cơ bản cho bộ chọn đƣờng ......................................... 76
4.6.1. Thiết lập kết nối Console .......................................................................... 76
4.6.2. Cấu hình cơ bản ......................................................................................... 78
4.7. Giải thuật chọn đƣờng ..................................................................................... 84
4.7.1. Chức năng và mục tiêu .............................................................................. 84
4.7.2. Phân loại ..................................................................................................... 84
4.8. Thiết kế liên mạng ............................................................................................ 86
4.8.1. Xây dựng bảng chọn đƣờng ...................................................................... 86
4.8.2. Chọn đƣờng tĩnh ....................................................................................... 88
4.8.3. Giao thức chọn đƣờng RIP ....................................................................... 93
4.8.4. Giao thức chọn đƣờng OSPF .................................................................. 105
4.8.5. Giao thức chọn đƣờng EIGRP ............................................................... 113
4.8.6. Giải thuật chọn đƣờng BGP ................................................................... 125
Chƣơng 5 .................................................................................................................... 133
CÔNG NGHỆ WIRELESS ...................................................................................... 133
5.1. Tổng quan ........................................................................................................ 133
5.2. Các chuẩn Wireless ........................................................................................ 133
iv
5.3. Thiết lập mạng Wireless LAN ....................................................................... 134
5.3.1. Các thành phần mạng Wireless LAN .................................................... 134
5.3.2. Thiết lập mạng Wireless LAN ................................................................ 137
Chƣơng 6 .................................................................................................................... 142
THIẾT KẾ MẠNG .................................................................................................... 142
6.1. Các mô hình thiết kế mạng ............................................................................ 142
6.1.1. Mô hình phân cấp (Hierarchical model) ............................................... 142
6.1.2. Mô hình an ninh-an toàn (Secure model) .............................................. 143
6.2. Các bƣớc thiết kế mạng ................................................................................. 143
6.2.1. Thu thập yêu cầu của khách hàng ......................................................... 143
6.2.2. Phân tích yêu cầu ..................................................................................... 144
6.2.3. Thiết kế giải pháp .................................................................................... 144
6.2.4. Cài đặt mạng ............................................................................................ 146
6.2.5. Kiểm thử mạng ........................................................................................ 146
6.2.6. Bảo trì hệ thống ....................................................................................... 146
6.3. Thực hành thiết kế và mô phỏng mạng cho một công ty .......................... 146
PHẦN BÀI TẬP ........................................................................................................ 150
1. Bài tập chƣơng 1 & 2 ........................................................................................ 150
2. Bài tập chƣơng 3 ............................................................................................... 167
3. Bài tập chƣơng 4 ............................................................................................... 176
4. Bài tập chƣơng 5 ................................................................................................ 181
5. Bài tập chƣơng 6 ............................................................................................... 190
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 210
v
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Cấu trúc mạng hình sao ........................................................................... 1
Hình 1.2. Cấu trúc mạng hình tuyến ....................................................................... 2
Hình 1.3. Cấu trúc mạng hình vòng ........................................................................ 2
Hình 1.4. Cấu trúc mạng hình vòng của FDDI ....................................................... 4
Hình 1.5. Mối quan hệ giữa các chuẩn IEEE và mô hình OSI ............................... 5
Hình 1.6. Cáp xoắn .................................................................................................... 6
Hình 1.7. Cáp xoắn loại STP .................................................................................... 6
Hình 1.8. Cáp xoắn loại UTP ................................................................................... 6
Hình 1.9. Cáp đồng trục ........................................................................................... 7
Hình 1.10. Cáp sợi quang ........................................................................................ 8
Hình 1.11. Sơ đồ các thành phần hệ thống cáp trong toà nhà ................................. 10
Hình 1.12. Kết nối từ máy tính tới Hub/Switch ........................................................ 11
Hình 1.13. Mô hình liên kết mạng sử dụng Repeater .............................................. 12
Hình 1.14. Hoạt động của cầu nối ............................................................................ 13
Hình 1.15. Hoạt động của Bridge trong mô hình OSI ............................................. 14
Hình 1.16. Bridge biên dịch ...................................................................................... 15
Hình 1.17. Liên kết mạng sử dụng 2 Bridge ............................................................ 15
Hình 1.18. Hoạt động của Router trong mô hình OSI ............................................. 16
Hình 1.19. Cấu trúc khung tin Ethernet ................................................................... 18
Hình 1.20. Khung Unicast ........................................................................................ 19
Hình 1.21. Hai trạm ở hai phía xa nhất trong mạng Ethernet 10Mb/s ................... 21
Hình 1.22. Kết nối mạng Ethernet 10BaseT sử dụng Hub ...................................... 23
Hình 1.23. Miền xung đột và miền quảng bá ............................................................ 24
Hình 1.24. Luật 5-4-3 ............................................................................................... 24
Hình 1.25. Truyền khung trong cầu nối .................................................................... 24
Hình 1.26. Miền xung đột và miền quảng bá ........................................................... 25
Hình 1.27. Quy tắc 80/20 .......................................................................................... 25
Hình 1.28. Phân đoạn mạng bằng Router ................................................................ 26
Hình 1.29. Cấu hình bộ chuyển mạch thành nhiều cầu ảo ...................................... 26
Hình 1.30. Miền xung đột, miền quảng bá ................................................................ 27
Hình 1.31. Miền xung đột, miền quảng bá ................................................................ 27
Hình 2.1. Liên mạng sử dụng Repeater ..................................................................... 28
Hình 2.2. Vòng quẩn trong m
ạ
ng .............................................................................. 30
Hình 2.3. Liên mạng bằng nhiều cầu nối .................................................................. 31
Hình 2.4. Liên mạng được xây dựng lại bằng Spanning tree .................................... 32