Mạng máy tính và xây dựng mạng cục bộ

Đồ án tốt nghiệp: Mạng máy tính xây dựng mạng cục chơng I: Lý thuyết sở mạng máy tính I Khái niệm mạng máy tính Định nghĩa mạng nối mạng: Sự kết hợp máy tính hệ thống truyền thông đặc biệt hệ thống viễn thông (telecommucanitions) đà tạo lên chuyển biến mạnh mẽ vấn đề tổ chức khai thác sử dụng máy tính Trớc mô hình tập chung dực máy tính lớn với phơng thức khai thác theo lối đến đà đợc thay mô hình khai thác sử dụng Đó mô hình mà máy tính cá nhân (đơn lẻ) đợc kết nối lại với để thực công việc môi trờng làm việc nhiều ngời sử dụngphân tán vị trí địa lý khác Nhờ mô hình nàycho phép ngời sử dùng mạng nâng cao đợc hiệu cua việc trao đổi thông tin với Các hệ thống nh đợc gọi mạng máy tính (computer network) Từ ta định nghĩa mạng máy tính nh sau: Tập hợp máy tính cá nhân đợc kết nối với đờng truyền vật lý theo kiến trúc mạng dùng để trao đổi liệu thực dịch vụ mạng đợc gọi mạng máy tính Và máy tính đợc nối với dùng chung tài nguyên đợc gọi nối mạng Mạng máy tính đợc kết nối với mạng khác nh mạng số liệu, mạng điện thoại số để trở thành mạng đa dịch vụ tích hợp số ISDN Mạng đáp ứng vô số dịch vụ cho ngời sử dụng Thành phần mạng máy tính Các máy tính cá nhân: Dùng để lu giữ tài nguyên cục kho tài nguyên liệu dùng chung mạng Đồng thời lu giữ chơng trình phần mềm ứng dụng chạy chơng trình Các máy tính cá nhân nơi điều khiển việc truyền nhận liệu thực dịch vụ mạng Đờng truyền vật lý: Là môi trờng truyền dẫn tín hiệu máy tính cá nhân với đảm bảo độ suy hao cho phép Đờng truyền mạng máy tính gồm: Sử dụng đờng truyền mạng điện thoại thông qua MODEM Cáp đồng trục Cáp xoắn Cáp sợi quang Kiến trúc mạng: Các máy tính cá nhân đợc kết nối với theo hình trạng mạng (topolopy) gọi tắt topo mạng Tập hợp quy tắc, quy ớc mà thực thể tham gia mạng phải tuân theo gọi giao thức mạng (Protocol) Đồ án tốt nghiệp: Mạng máy tính xây dựng mạng cục Nghiên cứu mô hình tham chiếu OSI tiêu chuẩn chung tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế kiến trúc mạng xây dựng nên để nhà thiết kế mạng ngời sử dụng mạng phải tuân theo Thiết bị mạng - Thiết bị ngoại vi: Bộ giao tiếp m¹ng (card m¹ng)  Bé tËp trung (HUB)  Bé chun tiÕp (repeater)  Bé cÇu nèi (bridge)  Bé chọn đờng (router) Hệ điều hành mạng chơng trình phần mềm Ưu nhợc điểm mạng máy tính u điểm: Mạng máy tính đời khắc phục đợc hạn chế không gian thời gian ngời muốn trao đổi tin với máy tính cá nhân đà kết nối mạng Cho phép máy tính chia sẻ nguồn tài nguyên mạng - Phần cứng: Dùng chung thiết bị mạng, thiết bị ngoại vi (nh máy in) - Phần mềm: Dùng chung chơng trình ứng dụng, ngôn ngữ lập trình, kho sở liệu dùng chung Giảm nhân lực trung gian thời gian không cần thiết công tác quản lý hành chính, hạn chế tối đa việc trao đổi giấy tờ quan tổ chức cã sư dơng m¸y tÝnh  Cho phÐp thùc hiƯn dịch vụ mạng nh: Dịch vụ th tín điện tử, tra cứu tìm kiếm thông tin mạng Mạng máy tính cho phép kết nối với mạng khác để thực vô số dịch vụ khác Nhợc điểm: Vấn đề bảo mật liệu an toàn mạng không cao mạng kỹ thuật mạng đơn giản Chi phi xây dựng, lắp đặt đào tạo ngời sử dụng mạng tơng đối cao, đặc biệt đào tạo ngời quản trị mạng Khi sử dụng tài nguyên chung mạng phải thời gian chờ đợi tài nguyên có ngời mạng sư dơng  Sè lỵng ngêi tham gia sư dơng mạng máy tính trình độ cha thực đồng Vì gây số cố ngời sử dụng gây nên Đồ án tốt nghiệp: Mạng máy tính xây dựng mạng cục II Phân loại mạng máy tính Có nhiều cách để phân loại mạng máy tính, nhng cach phân loại phải dựa yếu tố để làm tiêu phân loại Chẳng hạn nh vào khoảng cách địa lý để phân loại hay nh vào hệ điều hành phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch Phân loại theo khoảng cách địa lý: chia thành loại mạng Mạng cục (Local area Network: gọi tắt LAN) Đợc cài đặt phạm vi tơng đối nhỏ, nh néi bé c¬ quan, trêng häc, bƯnh viƯn hay quân sự, mà khoảng cách máy tính nút mạng khoảng vài chục km Đặc điểm mạng cục là: Số lợng máy tham gia mạng ít, thờng có đờng kết nối với mạng lớn Kỹ thuật mạng kỹ thuật sở để xây dựng mạng khác lớn Đồng thời mạng LAN đợc sử dụng rộng rÃi Việt Nam phù hợp với hoàn cảnh Việt Nam (nó cho phép ngời sử dụng dùng chung tài nguyên quan trọng nh: Máy in màu, phần mềm đắt tiền trao đổi thông tin với nhau) Các kết cấu cđa m¹ng LAN: Central cp File server File server exchange Đồ án tốt nghiệp: Mạng máy tính xây dùng m¹ng cơc bé M¹ng diƯn réng (Wide Area Network:WANS): Mạng đợc xây dựng phạm vi quốc gia Nó đợc xây dựng sở mạng sơng sống để kết nối mạng đô thị lại có cổng quốc tế để kết nối với mạng toàn cầu Mạng đô thị (Metropolitan Area Network: MAN): Mạng đợc xây dựng phạm vi rộng lớn nh trung tâm tỉnh, thành phố có đờng kết nối với mạng diện rộng Mạng toàn cầu (Global Area Network: GAN): Đợc xây dựng phạm vi toàn giới Nó kết nối với trung tâm thông tin khu vực Phân loại theo quan điểm xây dựng hệ điều hành - Mạng ngang hàng: Đợc đặc trng khả chia sẻ tài nguyên cho tất máy tính mạng cách đồng - Mạng khách chủ (client/server): Đợc đặc trng khả chia sẻ tài nguyên máy chủ cho tất máy trạm mạng Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch Bao gồm: Mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch thông báo mạng chuyển mạch gói Mạng chuyển mạch kênh: (Cricuit Switched Network) Trong trờng hợp có hai máy A B ®ỵc kÕt nèi víi b»ng ®êng trun vËt lý thông qua nút mạng S1 đến S6 Khi hai máy tính trao đổi liệu với nhau, chúng thiết lập kênh liên lạc đợc trì hai bên ngắt liên lạc Data S2 Data A S4 Data S6 S1 S5 s3 H×nh1 B Đồ án tốt nghiệp: Mạng máy tính xây dựng mạng cục - Ưu điểm: Tốc độ truyền liệu nhanh, có độ tin cậy cao - Nhợc điểm: Tốn khoảng thời gian để thiết lập kênh truyền, hiệu suất sử dụng đờng truyền không cao nút tham gia kênh truyền bị bận Mạng chuyển mạch thông báo (Message Switeked Network) Thông báo A S2 S3 S1 Thông báo S6 S4 B S5 Hình -Thông báo đơn vị liệu đặc biệt ngời sử dụng định dạng trớc theo khuôn mẫu định -Trong thông báo có chứa liệu thông tin điều khiển Trong thông tin điều khiển ghi rõ địa thông báo Thông báo đợc qua nút mạng theo nhiều hớng khác Tại nút lu giữ thông báo cách tạm thời để đọc thông tin điều khiển, xác định địa thông báo gửi thông báo đến nút trình tiếp tục nh thông báo đợc đa tới máy tính B - Ưu điểm: Hiệu suất sử dụng đờng truyền cao mạng chuyển mạch kênh thông báo theo nhiều đờng khác - Nhợc điểm: Nếu kích thớc thông báo mà lớn dễ bị tắc nghẽn mạng tốc độ truyền liệu chậm Nếu kích thớc thông báo nhỏ lÃng phí đờng truyền 1 Đồ án tốt nghiệp: Mạng máy tính xây dùng m¹ng cơc bé M¹ng chun m¹ch gãi (Backet Switched Network): S2 A S4 S6 S1 S3 B S5 -Ngêi ta chia thông báoHình thành3 gói tin có kích thớc đủ lớn gói tin có chứa liệu thông tin điều khiển Trong thông tin điều khiển ghi rõ địa gói tin Các gói tin theo nhiều đờng qua nút mạng Tại nút đọc thông tin điều khiển xác định địa gói tin gửi tới nút Và cuối tới máy tính B phải tái tạo lại thông báo ban đầu Tức nhận lại đủ số lợng gói tin xếp chúng theo thứ tự quy định Điều dễ bị thất lạc gói tin, sai xót gói tin -Để khắc phục nhợc điểm ngời ta tiến hành đánh dấu gói tin đa vào trờng kiểm tra để phát sai sửa sai Kỹ thuật chuyển mạch gói đợc sử dụng rộng rÃi mạng máy tính mạng số II.Các yếu tố mạng máy tính Đờng truyền vật lý -Là môi trờng truyền dẫn tín hiệu liệu mạng với đảm bảo độ suy hao cho phép -Các tín hiệu thuộc dải sóng điện từ nằm dải tần từ tần số radio đến sóng cực ngắn (viba) đến tia hồng ngoại Tơng ứng với dải tần số có đờng truyền vật lý nh sau: Cáp xoắn: hai dây dẫn điện có vỏ bọc cách điện đợc xoắn với theo bớc xoắn định Cáp xoắn có hai loại: Có bọc kim bọc kim Cáp xoắn thờng đợc sử dụng mạng cục Dùng để nối ghép hình với khoảng cách máy tính nhỏ 15m Đồ án tốt nghiệp: Mạng máy tính xây dựng mạng cục Cáp đồng trục: Bao gồm có lõi dẫn điện nằm lớp đợc bao phủ lớp vật liệu cách điện Bên lớp cách điện lớp lới điện cực thứ hai, bên ngời ta phủ lớp vật liệu cách điện có độ bền học lớn: mềm, dẻo, chịu đợc nhiệt độ, độ ẩm môi truờng tác động Cáp đồng trục gồm có hai loại : Cáp gầy cáp béo +Cáp gầy có đờng kính 0,25, có mức độ tiêu hao tín hiệu nhiều Do thờng đợc sử dụng mạng cục có phạm vi hẹp (mạng LAN) +Cáp béo có điều kiện: Đờng kính 0,5 có mức độ tiêu hao tín hiệu thờng đợc sử dụng làm tuyến đờng trục cho mạng cục bộ, mạng đô thị (LAN &WAN) Cáp sợi quang: Đợc chế tạo sợi thuỷ tinh mà đợc bó thành sợi thuỷ tinh đợc đặt cách với khoảng cách cố định Chúng đợc đặt vỏ cách điện đặc biệt Đặc điểm cáp sợi quang dải thông rộng, truyền đợc nhiều kênh truyền Tốc độ truyền lớn hầu nh suy hao tín hiệu cáp sợi quang thờng đợc dùng làm tuyến đờng trục lớn, tuyến liên tỉnh đến xuyên Việt Ngoài đờng truyền mạng máy tính sử dụng đờng truyền vô tuyến, viba, hệ thống truyền dÉn vƯ tinh vµ hiƯn thêng sư dơng kÕt hợp với mạng lới đờng dây mạng điện thoại Kiến trúc mạng Topo mạng: Thể cách đấu nối máy tính với theo hình liên kết chúng Có hai quan điểm xây dựng topo mạng: + Kiểu điểm-điểm (point-to-point) Hình.4 Dạng hình (star): Bộ tập trung Nút mạng Đồ án tốt nghiệp: Mạng máy tính xây dựng mạng cục Hình.5 Dạng hình vòng (loop): Hình.6 Dạng hình : Các nút mạng đợc đấu nối trực tiếp với tạo mối liên kết ®iĨm - ®iĨm gi÷a chóng Khi trao ®ỉi d÷ liƯu nút lu trữ tạm thời sau luân chuyển cho nút cuối tới nút nhận +Kiểu quảng bá (Broad casting) -Topo dạng đờng trục (BUS): Terminal T_ connector Hình.7 Tất trạm đợc đấu chung vào đờng trục thông qua đầu nối Tconnector đầu đờng trục ngời ta sử dụng thiết bị đầu cuối đặc biệt Terminal Thiết bị làm tránh tiêu hao tín hiệu phản xạ tín hiệu theo chiều ngợc lại Khi trạm truyền liệu, luân chuyển liệu đờng trục theo chiều Khi tới ga đầu cuối TBĐC terminal dội tín hiệu theo nhịp Đồ án tốt nghiệp: Mạng máy tính xây dựng mạng cục chiều ngợc lại Nh tất trạm lại nhận đợc liệu nh xác định địa - Topo dạng hình vòng (Ring): Ring Hình.8 Tất trạm đâú chung vào vòng thông qua chuyển tiếp (repeater ) Dữ liệu đợc truyền từ trạm luân chuyển vòng theo chiều Tất trạm lại nhận đợc liệu nh xác định địa Nếu có nhiều trạm truyền liệu đồng thời ngời ta xác định vòng phụ có chiều ngợc lại so với vòng tránh xung đột tắc nghẽn đờng truyền + Dạng quảng bá thực : Hình.9 Các trạm mặt đất Đây hình thức thu phát tín hiệu liệu máy tình với thông qua vệ tinh sử dụng môi trờng truyền sóng vô tuyến Giao thức mạng : Là tập hợp quy tắc, quy ớc mà thực thể tham gia mạng phải tuân theo Giao thức mạng gồm có: -Các quy tắc quy ớc khuôn dạng liệu, cú pháp, ngữ nghĩa Đồ án tốt nghiệp: Mạng máy tính xây dựng mạng cục -Các thủ tục truyền liệu, nhận liệu -Các quy tắc kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng liệu, chế đồng hoá - Các phơng thức thực dịch vụ mạng Các thiết bị mạng Bộ giao tiếp mạng (card mạng ): Là thiết bị dùng để nối ghép máy tính với đờng truyền vật lý Card mạng đợc chế tạo mạch in riêng đợc cắm vào khe cắm mở rông main board máy tính Đi với card mạng có đĩa cài đặt thiết bị sau cắm card mạng vào PC xong phải tiến hành cài đặt từ đĩa để máy tính nhận đợc tham số card mạng, có chức nối mạng Nhiệm vụ card mạng: Nối ghép máy tính với đờng truyền vật lý đảm bảo điều kiện phối hợp trở kháng giảm tiêu hao mạch ghép, biến đổi chuyển tiếp tín hiệu máy tính đờng truyền Trên thực tế số máy tính ngời chế tạo card mạng liền sẵn main số phần mềm có thêm chế độ PLUD PLAY (tự động cài đặt thiết bị) cài đặt card mạng Hiện có hai loại card mạng thờng dùng: NE-2000 Và COM Bộ tập trung (HUB): Là thiết bị dùng để kết nối mạng cục theo dạng hình Khi trạm có nhu cầu trao đổi liệu HUB bắt tay trạm tạo mối liên kết điểm -điểm chúng Sau trao đổi liệu xong huỷ bỏ mối liên kết Trên thực tế có loại HUB: -HUB bị động: HUB không chữa phần tử vô tuyến truyền tín hiệu nhng không khuếch đại tín hiệu -Hub chủ động: khuếch đại tín hiệu kèm nhiễu -HUB thông minh: Có máy tính trung tâm để ®iỊu khiĨn tr¸nh sù cè Bé chun tiÕp (Repeater): Bé chuyển tiếp dùng để nối đoạn cáp mạng lại Đoạn cáp mạng khác với với mục đích mở rộng số lợng máy tính cá Đoạn nhân cáp chom¹ng mét m¹ng (thc LAN) NhiƯm vơ cđa nã chuyển tiếp khuếch đại tín hiệu nhng lại không thực đợc chức chọn lọc tín hiệu