luận văn thạc sĩ mô hình mạng campus và ứng dụng thực tế

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN LẠI VĂN HẢI MƠ HÌNH MẠNG CAMPUS VÀ ỨNG DỤNG THỰC TẾ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2012 z ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN LẠI VĂN HẢI MƠ HÌNH MẠNG CAMPUS VÀ ỨNG DỤNG THỰC TẾ Chun ngành: Bảo đảm tốn cho máy tính hệ thống tính tốn Mã số: 60 46 35 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÊ TRỌNG VĨNH Hà Nội – Năm 2012 z MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU Chƣơng 1.KIẾN TRÚC MẠNG CAMPUS 1.1 Giới thiệu mạng Campus 1.2 Mạng Campus truyền thống 1.2.1 Vấn đề khả hoạt động mạng giải pháp 1.2.2 Luật 80/20 11 1.3 Các mơ hình mạng Campus 14 1.3.1 Mơ hình mạng chia sẻ 14 1.3.2 Mơ hình phân đoạn LAN 15 1.3.3 Mơ hình lƣu lƣợng mạng 16 1.3.4 Mơ hình mạng dự đốn trƣớc 17 1.4 Mô hình mạng ba lớp Cisco 18 1.4.1 Lớp truy cập (Access) 19 1.4.2 Lớp phân phối (Distribution) 19 1.4.3 Lớp lõi (Core) 20 1.5 Mơ hình Modular thiết kế mạng Campus 20 1.5.1 Khối Switch 22 1.5.2 Khối lõi (Core) 25 1.5.3 Các khối building khác 29 1.6 Mạng LAN ảo (Virtual LAN - VLAN) 31 1.6.1 Các kiểu thành viên VLAN (VLAN Membership) 33 1.6.2 Triển khai VLAN 34 Chƣơng 2.THỰC TRẠNG HỆ THỐNG THÔNG TIN CỦA TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỀU DƢỠNG NAM ĐỊNH 37 2.1 Tổ chức, chức trƣờng ĐHĐD Nam định 37 2.2 Tổ chức quản lý CNTT 42 2.3 Về định hƣớng phát triển nhà Trƣờng 43 2.4 Hệ thống phần mềm CSDL 43 2.4.1 Phần mềm ứng dụng 43 2.4.2 Phần mềm hệ thống 44 2.5 Hạ tầng mạng 44 z 2.5.1 Cơ sở vật chất môi trƣờng hoạt động 44 2.5.2 Mạng cục 47 2.6 Hạ tầng máy chủ 52 2.7 Hệ thống an ninh, bảo mật 54 2.7.1 An ninh vật lý 54 2.7.2 An ninh CSDL 54 2.7.3 An ninh ứng dụng 54 2.7.4 An ninh mạng 55 Chƣơng 3.THIẾT KẾ MẠNG CAMPUS CHO TRƢỜNG ĐH ĐD NAM ĐỊNH 55 3.1 Tóm tắt phần mềm tƣơng lai nhà trƣờng 55 3.1.1 Hệ thống ứng dụng 55 3.1.2 Yêu cầu hạ tầng máy chủ 56 3.1.3 Yêu cầu hạ tầng mạng 56 3.2 Thiết kế hạ tầng máy chủ 56 3.2.1 Phân hoạch vùng hạ tầng máy chủ 56 3.2.2 Giải pháp môi trƣờng trụ sở đề xuất 58 3.3 Thiết kế hạ tầng mạng cục 58 3.3.1 Tiêu chuẩn mạng 58 3.3.2 Hạ tầng mạng cục 59 3.3.3 Sơ đồ sàn 61 3.3.4 Đặc tả cấu hình số lƣợng thiết bị 74 3.4 Phân chia VLAN 75 3.5 Vấn đề an ninh hệ thống 76 3.5.1 Tƣờng lửa 76 3.5.2 Ngăn ngừa xâm nhập 76 3.5.3 Phòng chống virus 76 KẾT LUẬN 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 z DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ARP ASIC ATM CNTT CSDL ĐH DHCP ĐHĐD ERP GDQP GDTT GNS HCQT IP IPS IPTV IPX KTX LAN MAC NetBIOS PMQL QLSV QO S SAP SAP TCCB TV VLAN VMPS VoIP VPN VTTTB WAN Address Resolution Protocol Application-Specific Integrated Circuit Automated Teller Machine Công nghệ thông tin Cơ sở liệu Đại học Dynamic Host Configuration Protocol Đại học Điều dƣỡng Enterprise Resource Planning Giáo dục quốc phòng Giáo dục thể chất Get Nearest Server Hành quản trị Internet Protoco Intrusion Prevention System Internet Protocol Television Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange Ký túc xá Local Area Network Media Access Control address Network Basic Input/Output System Phần mềm quản lý Quản lý sinh viên Quality of service Systems Applications and Products in Data Processing Service Advertising Protocol Tổ chức cán Television Virtual Local Area Network VLAN Membership Policy Server Voice over IP Virtual Private Network Vật tƣ trang thiết bị Wide Area Network z luan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.te LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, đặc biệt thầy cô giáo Bộ môn Tin học, thầy giáo Phịng Sau đại học; thầy cô giáo Đại học Quốc gia Hà Nội, Viện Tin học, Viện Tốn học nhiệt tình giảng dạy, hƣớng dẫn chúng em thời gian học tập trƣờng; Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trƣờng Đại học Điều dƣỡng Nam Định; mơn Tốn – Tin, bạn đồng nghiệp công tác Trƣờng Đại học Điều dƣỡng Nam Định tạo điều kiện, nhiệt tình giúp đỡ, động viên tơi suốt thời gian học thực đề tài này; Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn TS Lê Trọng Vĩnh tận tình hƣớng dẫn em hoàn thành luận văn Hà Nội, tháng 12 năm 2012 Học viên thực Lại Văn Hải luan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.te z luan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.te MỞ ĐẦU Ngày với lƣợng lớn thông tin, nhu cầu xử lý thông tin ngày cao Mạng máy tính trở nên quen thuộc chúng ta, lĩnh vực nhƣ khoa học, quân sự, quốc phòng, thƣơng mại, dịch vụ, giáo dục Hiện nhiều nơi mạng trở thành nhu cầu thiếu đƣợc Ngƣời ta thấy đƣợc việc kết nối máy tính thành mạng cho khả to lớn nhƣ:  Sử dụng chung tài nguyên: Những tài nguyên mạng (nhƣ thiết bị, chƣơng trình, liệu) đƣợc trở thành tài nguyên chung thành viên mạng tiếp cận đƣợc mà khơng quan tâm tới tài ngun đâu  Tăng độ tin cậy hệ thống: Ngƣời ta dễ dàng bảo trì máy móc lƣu trữ (backup) liệu chung có trục trặc hệ thống chúng đƣợc khơi phục nhanh chóng Trong trƣờng hợp có trục trặc trạm làm việc ngƣời ta sử dụng trạm khác thay  Nâng cao chất lƣợng hiệu khai thác thông tin: Khi thơng tin đƣợc sử dụng chung mang lại cho ngƣời sử dụng khả tổ chức lại công việc với thay đổi chất nhƣ:  Ðáp ứng nhu cầu hệ thống ứng dụng kinh doanh đại  Cung cấp thống liệu  Tăng cƣờng lực xử lý nhờ kết hợp phận phân tán  Tăng cƣờng truy nhập tới dịch vụ mạng khác đƣợc cung cấp giới Với nhu cầu đòi hỏi ngày cao xã hội nên vấn đề kỹ thuật mạng mối quan tâm hàng đầu nhà tin học Ví dụ nhƣ làm để truy xuất thơng tin cách nhanh chóng tối ƣu nhất, việc xử lý thông tin mạng nhiều đơi làm tắc nghẽn mạng gây thông tin cách đáng tiếc Hiện việc làm để thiết kế hệ thống mạng tốt, an tồn với lợi ích kinh tế cao đƣợc quan tâm Một vấn đề đặt có nhiều giải pháp cơng nghệ, giải pháp có nhiều yếu tố cấu thành, yếu tố có nhiều cách lựa chọn Nhƣ để đƣa giải pháp hoàn chỉnh, phù hợp phải trải qua trình chọn lọc dựa ƣu điểm yếu tố, chi tiết nhỏ Ðể giải nhƣng vấn đề trên, luận văn trình bày cách thiết kế mạng Campus theo cơng nghệ Cico sau áp dụng lý thuyết vào thực tiễn thiết kế mạng campus cho trƣờng đại học Điều dƣỡng Nam Định Cấu trúc luận văn đƣợc tổ chức nhƣ sau: Chƣơng 1: Kiến trúc mạng campus Chƣơng 2: Thực trạng hệ thống thông tin Trƣờng Đại học Điều dƣỡng Nam Định Chƣơng 3: Thiết kế mạng cho Trƣờng Đại học Điều dƣỡng Nam Định luan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.te z luan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.te Chƣơng 1.1 KIẾN TRÚC MẠNG CAMPUS Giới thiệu mạng Campus1 Internet thay đổi sống chúng ta, với gia tăng số lƣợng dịch vụ giao dịch trực tuyến, giáo dục, giải trí,… điều thúc đẩy tìm nhiều phƣơng pháp để truyền thông với Liên mạng (internetworing) truyền thông hay nhiều mạng, gồm có nhiều máy tính kết nối lại với Liên mạng máy tính ngày lớn mạnh để hỗ trợ cho nhu cầu truyền thông khác hệ thống đầu cuối Một liên mạng đòi hỏi nhiều giao thức tính phép mở rộng Các liên mạng lớn gồm có thành phần nhƣ sau:  Mạng Campus: gồm có user kết nối cục hay nhóm tòa nhà  Mạng WAN: kết nối mạng Campus lại với  Kết nối từ xa: liên kết nhánh user đơn lẻ tới mạng Campus hay Internet Hình 1.1 ví dụ liên mạng điển hình: 1 Chƣơng sử dụng tài liệu tham khảo [1-6, 8] luan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.te z luan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.te Thiết kế liên mạng công việc thử thách lực ngƣời thiết kế Để thiết kế liên mạng có độ tin cậy có tính mở rộng, ngƣời thiết kế phải hiểu rõ ba thành phần quan trọng liên mạng với đòi hỏi thiết kế khác 1.2 Mạng Campus truyền thống Trong năm 1990, mạng Campus truyền thống bắt đầu mạng LAN lớn dần Tuy nhiên, LAN lớn dần mãi, mà đến độ lớn đó, cần phải cần phân đoạn mạng (chia mạng thành khu vực hay miền cho dễ quản lý) để trì khả hoạt động mạng cho: thời gian đáp ứng (trả lời) cần đƣợc đảm bảo với chức mạng Thêm nữa, phần lớn ứng dụng phải đƣợc lƣu trữ chuyển tiếp có điều cần thiết chất lƣợng dịch vụ tùy 1.2.1 Vấn đề khả hoạt động mạng giải pháp Tính sẵn sàng khả hoạt động hai vấn đề mạng Campus truyền thống Tính sẵn sàng bị ảnh hƣởng số lƣợng user cố gắng truy cập mạng thời điểm, cộng với độ tin cậy mạng Khả hoạt động mạng Campus truyền thống bao gồm vấn đề nhƣ: đụng độ, băng thông, broadcast, multicast Đụng độ (Collision) Đụng độ là: tƣợng tín hiệu phát từ hai máy gây nhiễu lẫn Hai tín hiệu gây nhiễu lẫn cịn gọi xung đột Miền đụng độ(Collision Domain): vùng có khả bị đụng độ hai hay nhiều máy tính gởi tín hiệu lên mơi trƣờng truyền thông Miền quảng bá (Broadcast Domain): vùng mà gói tin phát tán hay quảng bá (gói tin broadcast) qua đƣợc Trong miền quảng bá bao gồm nhiều miền đụng độ Một mạng Campus truyền thống có miền đụng độ lớn, tất dịch vụ thấy đụng độ với Nếu host thực broadcast, tất luan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.te z luan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.te thiết bị khác nghe, chí cố gắng truyền Và thiết bị gặp cố việc truyền liên tục, làm down tồn mạng Cuối 1980, công nghệ bridge (cầu) đƣợc dùng để giảm miền đụng độ Tuy miền đụng độ nhỏ nhƣng mạng có miền broadcast lớn vấn đề miền broadcast tồn Bridge giải đƣợc vấn đề giới hạn khoảng cách, có chức repeater nên mở rộng đƣợc đoạn mạng vật lý Băng thông (Bandwidth) Băng thông đoạn mạng đƣợc đo số lƣợng liệu đƣợc truyền thời điểm Băng thông tƣơng tự nhƣ ống nƣớc, mà lƣợng nƣớc chảy ống phụ thuộc vào hai yếu tố sau:  Độ rộng  Khoảng cách Độ rộng dịng nƣớc băng thơng kích thƣớc ống Nếu ta có ống có đƣờng kính 1/4 inch, ta khơng lấy đƣợc nhiều nƣớc qua Vấn đề thứ hai khoảng cách Ống dài, nhiều nƣớc bị giọt, ta đặt repeater ống, nhƣng ta cần phải hiểu tất đƣờng có tiêu hao tín hiệu Giải vấn đề băng thơng để trì giới hạn khoảng cách thiết kế mạng với đoạn mạng thích hợp chứa switch (bộ chuyển mạch) router (bộ định tuyến) Sự tắc nghẽn xảy đoạn mạng có nhiều thiết bị cố gắng sử dụng băng thông Sự phân đoạn mạng hợp lý không loại bỏ đƣợc vấn đề băng thơng, khơng có đủ băng thơng cho tất user, thật mà ta phải chấp nhận, nhƣng ta làm cho tốt Broadcast multicast Các giao thức gây vấn đề broadcast nhƣ IP, ARP, NetBIOS, IPX, SAP, IP Tính có hệ điều hành định tuyến Cisco, nhiên việc thiết kế thực thi cách làm giảm bớt vấn đề broadcast Việc lọc gói, đƣa vào hàng đợi chọn giao thức định tuyến hợp lý ví dụ cho thấy làm định tuyến cisco làm giảm bớt vấn đề broadcast luan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.teluan.van.thac.si.mo.hinh.mang.campus.va.ung.dung.thuc.te z