Ghép nối mạng lan bằng giao thức tcp ip

MụC LụC Mở đầu.3 CHơNG I tìm hiểu mạng lan nhu cầu ghép nối 1.1 Giới thiệu mạng máy tính 1.2 M¹ng cơc bé (LAN) 1.2.1 Chức mạng LAN 1.2.2 C¸c kiĨu m¹ng (Topology) .5 a Mạng hình (Star Topology) b Mạng mạch vòng (Ring Topology) c M¹ng tuyÕn tÝnh (Bus Topology) 1.2.3 §êng trun vËt lý a Cáp đồng trục (Coaxial cable) b Cáp vỏ bọc chống nhiƠu UTP (Unshielded TP) 10 c C¸p cã vá bäc chèng nhiƠu STP (Shielded Twisted Pair) .11 d C¸p quang (Fiber optic cable) .11 1.2.4 Các phơng pháp truy nhập đờng truyền vật lý 11 a CSMA/CD .12 b Token 13 1.3 C¸c thiÕt bi m¹ng 16 1.3.1 Bé giao tiÕp m¹ng (NIC) .16 1.3.2 Bé tiÕp søc (Repeater) 16 1.3.3 Bé tËp chung tÝn hiÖu (Hub) 17 1.3.4 Bé chun m¹ch (Switch) .17 1.3.5 Bộ điều chế giải ®iỊu chÕ (Modem) 18 1.3.6 CÇu nèi (Bridge) 18 1.3.7 Bộ định tuyến (Router) 20 1.3.8 Cæng giao tiÕp (Gateway) .20 1.4 Quản lý mạng b»ng mét sè H§H phỉ biÕn 20 a Hệ điều hành UNIX 20 b Hệ điều hành mạng Windows NT 21 c HƯ ®iỊn hành mạng Windows For Workgroup .21 d Hệ điều hành mạng Netware Novell 21 1.5 Nhu cầu ghép nối Các mạng LAN .21 1.5.1 Mở đáu : 21 1.5.2 Giao diÖn nèi kÕt 22 Chơng nghiên cứu giao thức tcp/ip 25 2.1 Mô hình tham chiếu OSI 25 2.1.1 TÇng vËt lý (Physical) 26 2.1.2 Tầng liên kết liệu (Data Link) 27 2.1.3 Tầng mạng (Network) 27 2.1.4 TÇng giao vËn (Transport) .27 2.1.5 TÇng phiªn (Session) .28 2.1.6 Tầng trình diễn (Presentation) 28 2.1.7 TÇng øng dơng (Application) 29 2.2 Giao thøc TCP/IP 30 2.2.1 So s¸nh mô hình OSI với TCP/IP 31 a Líp truy cËp m¹ng ( Network access) 32 b Líp Internet ( NETWORK) 33 c Líp vËn chun ( Transport ) 33 d Líp øng dơng ( Application ) 33 2.2.2 Giao thức liên mạng IP 34 2.2.3 Giao thøc ®iỊu khiĨn trun TCP 37 2.2.4 Giao thøc UDP 39 2.2.5 Tóm tắt nguyên tắc hoạt động TCP/IP: 43 Mở Đầu Tin học điện tử viễn thông hai thành phần cốt lõi công nghệ thông tin nói chung mạng số liệu nói riêng Trong năm gần đây, nhiều dự án xây dựng phát triển phát triển mạng số liệu nớc ta đà triển khai theo giải pháp tổng thể tích tích hạ tầng truyền thông máy tính Mạng máy tính nói chung mạng cục (LAN) nói riêng không thuật ngữ tuý khoa học mà trở thành đối tợng nghiên cứu ứng dụng nhiều ngời có nghề nghiệp phạm vi hoạt động khác Là sinh viên trớc ngỡng cửa tốt nghiệp, nhìn thấy tầm quan trọng mạng LAN việc ghép nối chúng thành mạng đa dịch vụ Trong đợt làm đồ án này, dới hớng dẫn, động viên thầy giáo Nguyễn Khắc Hng, em đà chọn đề tài "Ghép nối mạng LAN giao thức TCP/IP" Đây lần đầu thực đề tài lớn, chắn không tránh khỏi bỡ ngỡ, thiếu sót Em mong đợc đánh giá, quan tâm giúp đỡ thầy, cô giúp em thực tốt đợc đồ án Em xin chân thành cảm ơn ! ghép nối mạng lan giao thức tcp/ip CHơNG I Tìm hiểu Về MạNG CụC Bộ (LAN) Và NHU CầU GHéP NốI CHúNG 1.1 Giới thiệu mạng máy tính Về bản, mạng máy tính số máy tính đợc kết nối với theo cách Khác với trạm truyền hình gửi thông tin đi, mạng máy tính hai chiều, cho máy tính A gửi thông tin tới máy tính B B trả lời lại cho A Nói cách khác, số máy tính đợc kết nối với trao đổi thông tin cho gọi mạng máy tính Mạng máy tính phân bổ vùng lÃnh thổ định phận bổ phạm vi quốc gia hay quốc tế Dựa vào phạm vi phân bổ mạng ngời ta phân loại mạng nh sau * Mạng cục (LAN : LocaIArea Network) : kÕt nèi c¸c m¸y tÝnh khu vực bán kính hẹp, thông thờng khoảng vài trăm mét Kết nối đợc thực thông qua môi trờng truyền thông tốc độ cao, ví dụ: cáp đồng trục, cáp xoắn đôi hay cáp quang LAN thờng đợc sử dụng nội quan tổ chức .Các LAN đợc kết nối với thành WAN * Mạng đô thị (MAN : MetropoIitan Area Network) : kết nối máy tính phạm vi thành phố Kết nối đơc thực thông qua môi trờng truyền thông tốc độ cao (50- 100Mbit/s) * M¹ng diƯn réng (WAN : Wide Area Network) : kÕt nèi m¸y tÝnh néi bé c¸c quốc gia hay quốc gia châu lục Thông thờng kết nối đợc thực thông qua mạng viễn thông Các WAN đợc kết nối với thành GAN hay tự đà GAN * Mạng toàn cầu (GAN : GlobaIArea Network) : kết nối máy tính từ châu lục khác Thông thờng kết nối đợc thực hiên thông qua mạng viễn thông vệ tinh Trong khái niệm nói trên, WAN LAN hai khái niệm hay đợc sử dụng 1.2 Mạng cục (LAN) 1.2.1 Chức mạng LAN Mạng LAN hệ thống tốc độ cao đợc thiết kế để kết nối máy tính thiếy bị xử lý liệu khác hoạt động với khu vực địa lý nhỏ nh tầng nhà, nhà Một số m¹ng LAN cã thĨ kÕt nèi l¹i víi khu làm việc Các mạng LAN trở nên hữu ích cho phép ngời sử dụng dùng chung tài nguyên quan trọng nh máy in, ổ CDROM, phần mềm ứng dụng thông tin cần thiết khác Trớc phát triển công nghệ LAN máy tính độc lập với nhau, bị hạn chế số lợng chơng trình tiện ích, sau kết nối mạng rõ ràng hiệu chúng tăng lên gấp bội Để tận dụng hết u điểm mạng LAN ngời ta đà kết nối LAN riêng biệt vào mạng yếu diện rộng WAN 1.2.2 Các kiểu mạng (Topology) Topology mạng cấu trúc hình học không gian mà thực chất cách bố trí phần tử mạng nh cách nối chúng với a Mạng hình (Star Topology) dạng hình sao, tất trạm đợc nối vào thiết bị trung tâm có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ trạm chuyển đến trạm đích tín hiệu Tuỳ theo yêu cầu truyền thông mạng, thiết bị trung tâm chuyển mạch (switch), chọn đờng (router) đơn giản phân kênh (hub) (Hình 1- l) Vai trò thực chất thiết bị trung tâm thực việc "bắt tay" cặp trạm cần trao đổi thông tin với nhau, thiết lập liên kết điểm - điểm (point to point) chúng HUB H×nh 1.1 Star Topology víi Hub ë trung tâm * Ưu điểm ,của Star Topology : + Lắp đặt đơn giản, dễ dàng cấu hình lại (thêm, bớt trạm), dễ dàng kiểm soát khắc phục cố Đặc biệt sử dụng liên kết điểm - điểm nên tận dụng đợc tối đa tốc độ ®êng trun vËt lý * Nhỵc ®iĨm cđa Star Topology : + Độ dài đờng truyền nối trạm với thiết bị trung tâm bị hạn chế (trong vòng 100m với công nghệ tại) b Mạng mạch vòng (Ring Topology) data repeater H×nh 1-2 : Ring Topology ë dạng vòng, tín hiệu đợc lu chuyển vòng theo chiều Mỗi trạm mạng đợc nối víi vßng qua mét bé chun tiÕp (repeater) cã nhiƯm vụ nhận tín hiệu chuyển đến trạm vòng Nh tín hiệu đợc lu chuyển vòng theo chuỗi liên tiếp liên kết điểm- điểm repeater (Hình 1-2) Cần phải có giao thức điều khiển việc cấp phát "quyền!' đợc truyền liệu vòng cho trạm có nhu cầu Để tăng độ tin cậy mạng, tùy trờng hợp ngời ta lắp đặt d thừa tuyến đờng truyền vòng, tạo thành dạng vòng dự phòng Khi đờng truyền vòng bị cố vòng phụ đợc sử dụng, với chiều tín hiệu ngợc với chiều mạng * Ưu, nhựợc diểm Ring Topo]ogy : Tơng tự dạng Star, điều khác biệt quan trọng dạng Ring đòi hỏi giao thức truy nhập đờng truyền phøc t¹p c M¹ng tuyÕn tÝnh (Bus Topology) T-connector Termiator Termiator Bus Hình 1.3.Bus Topology dạng bus, tất trạm phân chia chung đờng truyền (bus) Đờng truyền đợc giới hạn hai đầu loại đầu nối đặc biệt gọi Temlinator Mỗi trạm đợc nối vào bus qua đầu nối chữ T (Tconnector) thu phát (transceiver) (Hình 1-3) Khi trạm truyền liệu, tín hiệu đợc quảng bá (broadcast) hai chiều bus, có nghĩa trạm lại nhận tín hiệu trực tiếp Đối với bus chiều tÝn hiƯu chØ ®i vỊ mét phÝa, lóc ®ã temlinator phải đợc thiết kế cho tín hiệu phải đợc "dội lại!' bus để đến đợc trạm lại phía bên Nh vậy, topology bus, liệu đợc truyền dựa liên kết điểm - nhiều điểm (point to multipoint) hay quảng bá (broadcast) Dễ thấy trờng hợp cần phải có giao thức để quản lý truy nhập đờng truyền Tuy nhiên mức độ quản lý gần nh thả (truy nhập ngẫu nhiên) chặt chẽ (truy nhập có điều khiển), cách có u, nhợc điểm riêng Star, Bus, Ring topology bản, phổ dụng Trong nhiều trờng hợp, thực tế địa hình ngời ta thờng chọn topology lai"- tổ hợp 1.2.3 Đờng truyền vật lý Các thiết bị gắn với mạng LAN dùng chung phơng tiện truyền tin dây cáp, cáp thờng đùng là: Cáp đồng trục ( Coaxial cable), cáp dây xoắn (shielded twisted pair, UTP -STP), cáp quang ( Fiber optic) Mỗi loại dây cáp có tính khác a Cáp đồng trục (Coaxial cable) Cáp đồng trục gồm có phần : ống trục bên dây lõi bên Dây lõi ống trục bên đợc đặt cách cách li phần cách điện Trục bên đợc bao lớp áo vỏ bọc Cáp đồng trục thờng có độ lớn từ 0,4 linches Vỏ Vỏ cách điện Lớp chống nhiễu Cable đồng trục Hình 1-4 : Cáp đồng trục Cáp đồng trục có độ suy hao so với loại cáp đồng khác, ví dụ nh cáp xoắn đôi b Cáp vỏ bọc chống nhiễu UTP (Unshielded Twisted Pair) Tính UTP tơng tự nh STP (cáp có vỏ bọc chống nhiễu), khả chống nhiễu suy hao vỏ bọc kim Vá bäc CỈp 2: Orege While -Orage CỈp 1: Blue While - Blue CỈp 3: Green While - Green Cặp 4: Brow While -Brow Cable xoắn đôi UTP Hình 1-5 : Cáp xoắn đôi UTP c Cáp có vỏ bäc chèng nhiƠu STP (Shielded Twisted Pair) Líp bäc kim bên cáp xoắn đôi có tác dụng chống nhiễu điện từ Có nhiều loại cáp STP, có loại gồm đôi dây xoắn vỏ bọc kim, nhng có loại gồm nhiều đôi dây xoắn Độ dài chạy cáp STP thờng giới hạn vài trăm mÐt d C¸p quang (Fiber optic cable) C¸p quang gåm sợi nhỏ, mỏng (khoảng 2- 115 m) dẻo có khả truyền dẫn ánh sáng Một cáp sợi quang có hình trụ gồm phần đồng tâm : lõi, lớp áo bao vỏ bảo vệ Lớp vỏ bảo vệ chất dẻo vật liƯu mỊm cã ®é tỉn thÊt quang lín, dïng ®Ĩ chống ẩm ăn mòn, chống ảnh hởng môi trờng đồng thời chống xuyên âm với sợi kề cạnh Nhìn chung, yếu tố định sử dụng loại cap phụ thuộc vào yêu cầu tốc độ truyền tin, khoảng cách đặt thiết bị, yêu cầu an toàn thong tin cấu hình mạng,Ví dụ mạng Ethernet 1- Base-T mạng dùng kênh truyền giải tần với thông lợng 10Mbit/s theo tiêu chuẩn quốc tế ISO/IEC 8802.3 nối đôi dây cáp xoắ không bọc kim (UTP) Topology hình 1.2.4 Các phơng pháp truy nhập đờng truyền vật lý Đối với topo dạng star, liên kết đà đợc thiết lập hai trạm thiết bị trung tâm đảm bảo đờng truyền đợc dành riêng suốt truyền Tuy nhiên topo dạng bus ring có đờng truyền nối tất trạm với nhau, cần phải có quy tắc chung cho tất trạm nối vào mạng để đảm bảo đờng truyền đợc truy nhập sử dụng cách tốt đẹp Có nhiều phơng pháp khác để truy cập đờng truyền vật lý, đợc phân thành hai loại : phơng pháp truy cập ngẫu nhiên (random access) phơng pháp truy cập có điều khiển (contro]Ied access) Các phơng pháp chủ chốt thuộc hai loại đợc liệt kê hình 1-6 Radom Access Controlled Access Slotted Ring CSMA Token Bus Collision Avoidance CSMA/CD Register insertion Token Ring Hình 1.6 Các phơng pháp truy nhập đờng truyền