đồ án thiết kế hạ tầng mạng máy tính

Viện Đại Học Mở Hà Nội Nguyễn Đặng Thành Nam LỜI MỞ ĐẦU Ngày giới công nghệ thông tin trở nên phổ biến lĩnh vực có góp mặt công nghệ Hiện với phát triển đến chóng mặt cơng nghệ thơng tin, ngồi tiện ích có trao đổi, tìm kiếm thơng tin qua mạng, đào tạo qua mạng, giải trí mạng ( nghe nhạc, xem fim, chơi game…) tiếp cận đến nhỏ đời sống hàng ngày người Ở Việt Nam công nghệ thông tin phát triển nhanh số đơng người dân cịn xa lạ với cơng nghệ thơng tin Với xu hướng tin học hố toàn cầu, việc phổ cập tin học cho người dân quan trọng Vì việc thiết kế lắp đặt mạng cục cho quan xí nghiệp trường học cần thiết Mục đích mà em chọn đề tài giúp cho nhân viên cơng ty doanh nghiệp trao đổi thông tin, chia sẻ thêm liệu giúp cho công việc nhân viên thêm thuận tiện suất lao động đạt hiệu cao làm điều doanh nghiệp có lợi cho việc cấu tổ chức phòng ban,và giảm chi phí cho doanh nghiệp khoản chi phí lớn Việc xây dựng đề tài thiết kế mạng LAN cho công ty giúp cho chúng em nhiều cho công việc sau này: Củng cố thêm kiến thức , kinh nghiệm thiết kế mơ hình cách quản lý, thông qua đề tài cung cấp cho em có thêm nhìn sâu ngành công nghệ thông tin ứng dụng sâu rộng vào thực tế sống Ngoài thiết kế hạ tầng mạng máy tính cịn liên kết cho nhân viên (sinh viên, người sử dụng máy tính), truy cập, sử dụng thuận tiện, nhanh chóng rút ngắn thời gian đem lại hiệu cao công việc Viện Đại Học Mở Hà Nội Nguyễn Đặng Thành Nam CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH I LỊCH SỬ RA ĐỜI MẠNG MÁY TÍNH: Vào năm 50, hệ thống máy tính đời sử dụng bóng đèn điện tử nên kích thước cồng kềnh tiêu tốn nhiều lượng Việc nhập liệu vào máy tính thực thông qua bia đục lỗ kết đưa máy in,điều làm nhiều thời gian bất tiện cho người sử dụng Đến năm 60, với phát triển ứng dụng máy tính nhu cầu trao đổi thông tin với , số nhà sản xuất máy tính nghiên cứu chế tạo thành cơng thiết bị truy cập từ xa tới máy tính họ, dạng sơ khai hệ thống máy tính Đến đầu năm 70, hệ thống thiết bị đầu cuối 3270 IBM đời cho phép khả tính tốn trung tâm máy tính đến vùng xa Đến năm 70, IBM giới thiệu loạt thiết bị đầu cuối thiết kế chế tạo cho lĩnh vực ngân hàng, thương mại Thông qua dây cáp mạng thiết bị đầu cuối truy cập lúc đến máy tính dùng chung Đến năm 1977, công ty Datapoint Corporation tung thị trường hệ điều hành mạng là”Attache Resource Computer Network” (Arcnet) cho phép liên kết máy tính thiết bị đầu cuối lại dây cáp,và hệ điều hành mạng II KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA MẠNG MÁY TÍNH: Định nghĩa mạng máy tính: Nói cách bản, mạng máy tính hai hay nhiều máy tính kết nối với theo cách cho chúng trao đổi thơng tin qua lại với Mạng máy tính đời xuất phát từ nhu cầu muốn chia sẻ dùng chung liệu.Khơng có hệ thống mạng liệu máy tính độc lập muốn chia sẻ với Viện Đại Học Mở Hà Nội Nguyễn Đặng Thành Nam phải thông qua việc in ấn chép qua đĩa mềm, CD ROM gây nhiều bất tiện cho người dùng Các máy tính kết nối thành mạng cho phép khả năng: + Sử dụng chung công cụ phần mềm tiện ích +Chia sẻ kho liệu dùng chung + Tăng độ tin cậy hệ thống + Trao đổi thơng điệp, hình ảnh + Dùng chung thiết bị ngoại vi(máy in, máy vẽ, Fax, modem ) + Giảm thiểu chi phí thời gian lại Đường truyền kiến trúc mạng: 2.1 Đường truyền: Đường truyền hệ thống thiết bị truyền dẫn có dây hay khơng dây dùng để chuyển tín hiệu điện tử từ máy tính đến máy tính khác Các tín hiệu điện tử biểu thị giá trị liệu dạng xung nhị phân (on - off) Tất tín hiệu truyền máy tính thuộc dạng sóng điện từ Tùy theo tần số sóng điện từ dùng đường truyền vật lý khác để truyền tín hiệu Ở đường truyền kết nối dây cáp đồng trục, cáp xoắn, cáp quang, dây điện thoại, sóng vơ tuyến Các đường truyền liệu tạo nên cấu trúc mạng Hai khái niệm đường truyền cấu trúc đặc trưng mạng máy tính 2.2 Kiến trúc mạng: Kiến trúc mạng máy tính (Networks Architecture) thể cách nối máy tính với tập hợp quy tắc, quy ước mà tất thực thể tham gia truyền thông mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt Cách nối máy tính gọi hình trạng (Topology) mạng Cịn tập hợp quy tắc truyền thơng gọi giao thức (Protocol) mạng Viện Đại Học Mở Hà Nội Nguyễn Đặng Thành Nam *Topo mạng: Gồm có hai kiểu nối mạng chủ yếu: điểm - điểm (Poin – to – Point) quảng bá (broad cast) - Kiểu điểm – điểm: đường truyền nối cặp nút với nút có chức lưu trữ tạm thời sau chuyển tiếp liệu đích Do cách thức làm việc nên mạng gọi mạng ”lưu chuyển tiếp” (Store – and – For – Ward) -Kiểu quảng bá: tất nút phân chia chung đường truyền vật lý, đữ liệu gửi từ nút tiếp nhận tất nút lại, cần địa đích liệu để nút vào kiểm tra xem liệu có phải giành cho hay khơng *Giao thức mạng: Việc trao đổi thông tin, cho dù đơn giản nhất, phải tuân theo quy tắc định Ví dụ: Hai người nói chuyện với muốn cho nói chuyện có kết hai phải ngầm tuân thủ quy tắc: người nói người kí phải nghe ngược lại Việc truyền tín hiệu mạng vậy, cần phải có quy ước, quy tắc nhiều mặt, từ khn dạng (cú pháp, ngữ nghĩa) liệu thủ tục gửi, nhận liệu kiểm soát hiệu quả, chất lượng truyền tin, xử lý lỗi cố Yêu cầu xử lý trao đổi thơng tin người sử dụng cao quy tắc nhiều phúc tạp Tập hợp tất quy tắc, quy ước giao thức (Protocal) mạng.Các mạng sử dụng giao thức khác tùy lựa chọn người thiết kế III PHÂN BIỆT CÁC LOẠI MẠNG: Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch: Nếu lấy kỹ thuật chuyển mạch làm yếu tố để phân loại có: mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch thơng báo mạng chuyển mạch gói Viện Đại Học Mở Hà Nội Nguyễn Đặng Thành Nam -Mạch chuyển mạch kênh (circuit switched network) : hai thực thể thiết lập kênh cố định trì hai bên ngắt liên lạc.Các liệu truyền theo đường cố định -Mạng chuyển mạch thông báo (message switched network) : Thông báo đơn vị liệu qui ước gửi qua mạng đến điểm đích mà khơng thiết lập kênh truyền cố định Căn vào thông tin tiêu đề mà nút mạng xử lý việc gửi thơng báo đến đích -Mạng chuyển mạch gói (packet switched network) : thông báo chia thành nhiều gói nhỏ gọi gói tin (packet) có khn dạng qui định trước Mỗi gói tin chứa thơng tin điều khiển, có địa nguồn (người gửi) địa đích (người nhận) gói tin.Các gói tin thơng báo gởi qua mạng tới đích theo nhiều đường khác Phân loại mạng máy tính theo vùng địa lý: -Mạng tồn cầu GAN (Global Area Network) kết nối máy tính từ châu lục khác Thông thường kết nối thực thông qua mạng viễn thông vệ tinh - Mạng diện rộng WAN (Wide Area Network) kết nối máy tính nội quốc gia hay quốc gia châu lục Thông thường kết nối thực thông qua mạng viễn thông Các WAN kết nối với thành GAN hay tự GAN - Mạng thị MAN (Metropolitan Area Network) kết nối máy tính phạm vi thành phố Kết nối thực thông qua môi trường truyền thông tốc độ cao (50-100 Mbit/s) - Mạng cục LAN (Local Area Network) kết nối máy tính khu vực bán kính hẹp thơng thường khoảng vài trǎm mét Kết nối thực thông qua môi trường truyền thơng tốc độ cao ví dụ cáp đồng trục thay cáp quang LAN thường sử dụng nội quan/tổ chức Các LAN kết nối với thành WAN Viện Đại Học Mở Hà Nội Nguyễn Đặng Thành Nam Phân loại mạng máy tính theo kiến trúc mạng(Topo giao thức sử dụng): Kiến trúc mạng bao gồm: hình trạng mạng giao thức mạng - Hình trạng mạng(Networks Topology): Cách kết nối máy tính với mặt hình học gọi topo mạng - Giao thức mạng(Networks Potocol): Tập hợp quy ước truyền thông thực thể truyền thông gọi giao thức mạng Phân loại mạng theo chức năng: - Mạng Client-Server: hay số máy tính thiết lập để cung cấp dịch vụ file server, mail server, Web server, Printer server, … Các máy tính thiết lập để cung cấp dịch vụ gọi Server, cịn máy tính truy cập sử dụng dịch vụ gọi Client Hệ điều hành mạng dùng mơ hình client - server WinNT, Novell NetWare, Unix, Win2K *Ưu điểm: liệu lưu trữ tập trung nên dễ bảo mật, backup đồng với Tài nguyên dịch vụ tập trung nên dễ chia sẻ quản lý phục vụ cho nhiều người dùng *Khuyết điểm: server chuyên dụng đắt tiền, phải có nhà quản trị cho hệ thống Hình 1– Mơ hình ứng dụng mạng Client-Server Viện Đại Học Mở Hà Nội Nguyễn Đặng Thành Nam - Mạng ngang hàng (Peer-to-Peer): máy tính mạng hoạt động vừa Client vừa Server *Ưu điểm: mơ hình mạng ngang hàng đơn giản nên dễ cài đặt, tổ chức quản trị, chi phí thiết bị cho mơ hình thấp *Khuyết điểm: khơng cho phép quản lý tập trung nên liệu phân tán, khả bảo mật thấp, dễ bị xâm nhập Các tài ngun khơng xếp nên khó định vị tìm kiếm Hình – Mơ hình ứng dụng mạng ngang hàng - Mạng kết hợp: Các mạng máy tính thường thiết lập theo hai chức Client-Server Peer-to-Peer Viện Đại Học Mở Hà Nội Nguyễn Đặng Thành Nam IV MƠ HÌNH OSI (OPEN SYSTEMS INTERCONNECT): Ðể máy tính thiêt bị mạng giao tiếp với nhau, ví dụ truyền liệu (FTP), truy cập trang web (HTTP) hay truy cập từ xa (Telnet),… chúng bắt buộc phải tuân theo quy tắc chung gọi giao thức (protocol) Từ ngày mạng máy tính, tập đoàn lớn IBM, Digital Equipment Corporation, Xerox,… cho giao thức dành riêng cho thiêt bị họ sản xuất Kết việc thiết bị thuộc hãng khác giao tiêp với nhau, gây bất lợi lớn truyền thông Năm 1977, tổ chức Tiêu chuẩn quốc tế - ISO (International Standard Organization) đề xuất mơ hình Hệ thống mở - OSI (Open System Interconnection) nhằm quy định thống chi tiết hoạt động máy tính thiêt bị mạng truyền thông, giúp nhà sản xuất chế tạo thiêt bị tương thích với Ðến năm 1984, mơ hình tham chiếu OSI lớp cơng bố, lớp có nhiệm vụ riêng biệt trình truyền thơng lớp gồm: lớp ứng dụng (Application), lớp Trình bày (Presentation), lớp Phiên (Session), lớp Giao van (Transport), lớp Mạng (Network), lớp Liên kêt lieu (Data Link), cuối lớp Vật lý (Physical) Viện Đại Học Mở Hà Nội Nguyễn Đặng Thành Nam Hình 3:Mơ hình tham chiếu OSI Các giao thức mơ hình OSI: Trong mơ hình OSI có hai loại giao thức áp dụng: giao thức có liên kết (connection - oriented) giao thức khơng liên kết (connectionless) − Giao thức có liên kết: trước truyền liệu hai tầng đồng mức cần thiết lập liên kết logic gói tin trao đổi thơng qua liên kết náy, việc có liên kết logic nâng cao độ an toàn truyền liệu − Giao thức không liên kết: trước truyền liệu không thiết lập liên kết logic gói tin truyền độc lập với gói tin trước sau Các chức chủ yếu tầng mơ hình OSI: -Lớp 1: Lớp Physical (Physical layer) Lớp đưa tiêu chuẩn kỹ thuật điện, chức để tạo thành trì kết nối vật lý hệ thống đặc Viện Đại Học Mở Hà Nội Nguyễn Đặng Thành Nam điểm cụ thể lớp : mức điện áp, thời gian chuyển mức điện áp, tốc độ truyền vật lý, khoảng cách tối đa, đầu nối Thực chất lớp thực việc kết nối phần tử mạng thành hệ thống kết nối vật lý, mức có thủ tục đảm bảo cho yêu cầu hoạt động nhằm tạo đường truyền vật lý cho chuỗi bit thông tin -Lớp 2: Lớp Data link (Data Link Layer) Lớp kết nối liệu cung cấp khả truyền liệu thông qua kết nối vật lý Lớp cung cấp thông tin : địa vật lý, cấu trúc mạng, phương thức truy cập kết nối vật lý, thông báo lỗi quản lý lưu thông mạng -Mức 3: Lớp Network (Network Layer) Lớp mạng cung cấp khả kết nối lựa chọn đường hai trạm làm việc đặt hai mạng khác Trong lớp mạng gói liệu truyền theo đường khác để tới đích Do vậy, mức phải đường liệu đường bị cấm thời điểm -Mức 4: Lớp Transport (Transport Layer) Lớp transport chia nhỏ liệu từ trạm phát phục hồi lại thành liệu ban đầu trạm thu định cách xử lý mạng lỗi phát sinh truyền liệu Lớp nhận thông tin từ lớp tiếp xúc, phân chia thành đơn vị liệu nhỏ chuyển chúng tới lớp mạng Nó có nhiệm vụ bảo đảm độ tin cậy việc liên lạc hai máy , thiết lập, bảo trì ngắt kết nối - Mức 5: Lớp Session (Session Layer) Lớp Session có nhiệm vụ thiết lập, quản lý kết thúc phiên làm việc hai máy Lớp cung cấp dịch vụ cho lớp Presentation Nó đồng hố q trình liên lạc hai máy quản lý việc trao đổi liệu - Mức 6: Lớp Presentation (Presentation Layer) Lớp Presentation đảm bảo lớp Application máy đọc thơng mà máy khác gửi tới Nó có nhiệm vụ định dạng lại liệu theo yêu cầu ứng dụng lớp Các chức nh nén liệu, mã hoá thuộc lớp