Đề tài nghiên cứu khoa học khảo sát,thiết kế và xây dựng mạng lan khoa cntt của trường đại học cần thơ

Mạng máy tính là hai hay nhiều máy tính được kết nối với nhau theo một cách nào đó sao cho chúng có thể trao đổi thông tin qua lại với nhau, dùng chung hoặc chia sẽ dữ liệu, ….. Đề tài “

MÔ TẢ BÀI TOÁN

Trong lĩnh vực máy tính, không có lĩnh vực nào quan trọng hơn kết nối mạng Mạng máy tính là sự kết nối giữa hai hoặc nhiều máy tính, cho phép chúng trao đổi thông tin, chia sẻ dữ liệu và sử dụng chung tài nguyên.

Hệ thống mạng máy tính là yếu tố thiết yếu trong các tổ chức, công ty và trường học, đặc biệt trong bối cảnh kinh tế hiện nay Để quản lý dữ liệu nội bộ hiệu quả và bảo đảm an toàn, hầu hết các tổ chức đã triển khai mạng LAN Mạng LAN không chỉ giúp nhân viên, học sinh truy cập dữ liệu nhanh chóng mà còn tạo điều kiện cho quản trị viên phân quyền sử dụng tài nguyên một cách rõ ràng Đề tài “Khảo sát, thiết kế và xây dựng mạng LAN Khoa CNTT của Trường Đại Học Cần Thơ” nhằm nâng cao an ninh dữ liệu và cải thiện phương pháp giảng dạy, quản lý thi, tài chính, giáo viên và học sinh Các hệ thống này đã chứng minh hiệu quả trong việc đổi mới công tác quản lý và nâng cao chất lượng giáo dục tại các trường đã áp dụng.

MỤC TIÊU CẦN ĐẠT

Đề tài nghiên cứu khoa học

Sau đề tài này sinh viên sẽ có khả năng ôn tập, thực hành ,nắm vững được những kiến thức cơ bản về mạng máy tính như:

 Phân loại mạng máy tính theo phạm vi địa lý (LAN ,WAN ,GAN, MAN) ,theo TOPO và theo từng chức năng

 Mô hình tham chiếu hệ thống mở OSI và giao thức TCP/IP

 Các kiến thức cơ bản về LAN,các phương pháp điều khiển truy cập trong LAN,các công nghệ và các chuẩn cáp,các phương pháp đi cáp

Chúng tôi có khả năng thiết kế và xây dựng các mạng LAN, WAN cùng với các dịch vụ mạng khác, nhằm đáp ứng hiệu quả các yêu cầu thực tế của tổ chức và công ty Điều này không chỉ đảm bảo hoạt động hiệu quả mà còn mang lại lợi ích kinh tế cao.

HƯỚNG GIẢI QUYẾT VÀ KẾ HOẠCH THỰC HIỆN

Giai đoạn 1 - Thu thập dữ liệu

Giai đoạn 2 – Thiết kế giải pháp

Từ những yêu cầu của hệ thống ta bắt đầu:

Thiết kế sơ đồ mạng bao gồm hai cấp độ chính: thiết kế ở mức luận lý và thiết kế ở mức vật lý Cả hai cấp độ này đều liên quan đến việc lựa chọn mô hình mạng, giao thức mạng và cấu hình các thành phần nhận dạng mạng Những vấn đề phổ biến nhất trong việc thiết lập cấu hình cho mô hình mạng cần được chú ý để đảm bảo hiệu suất và tính ổn định của hệ thống.

Định vị các thành phần nhận dạng mạng bao gồm việc đặt tên cho miền (Domain), nhóm (Group), máy tính (Computer), xác định địa chỉ IP cho từng máy và cấu hình cổng cho từng dịch vụ.

 Phân chia mạng con, thực hiện vạch đường đi cho thông tin trên mạng

 Xây dựng chiến lược khai thác và quản lý tài nguyên mạng

 Thiết kế sơ đồ mạng ở mức vật lý Đề tài nghiên cứu khoa học

 Chọn hệ điều hành và các phần mềm ứng dụng

Giai đoạn 3 - Tổng kết

 Khái quát hóa và rút ra kết luận chung cho đề tài

 Viết báo cáo, công bố kết quả nghiên cứu đề tài

Đề tài này có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ an ninh và an toàn dữ liệu nội bộ tại các trường học, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho cán bộ và giáo viên truy cập dữ liệu một cách nhanh chóng và hiệu quả.

Với kiến thức đã học tại trường và sự tự tìm tòi, đề tài này giúp em mở rộng hiểu biết và hoàn thiện vốn kiến thức mạng của mình.

2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT: TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH

KHÁI NIỆM VỀ MẠNG MÁY TÍNH

Mạng máy tính là hệ thống gồm nhiều máy tính được kết nối với nhau, cho phép chúng trao đổi thông tin một cách hiệu quả Đây là một lĩnh vực nghiên cứu khoa học quan trọng, giúp phát triển công nghệ thông tin và cải thiện khả năng giao tiếp giữa các thiết bị.

Mạng máy tính ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu chia sẻ và sử dụng chung dữ liệu, giúp loại bỏ sự bất tiện khi phải in ấn hoặc sao chép dữ liệu qua USB, CD-ROM giữa các máy tính độc lập Việc kết nối các máy tính lại với nhau thành một mạng mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm khả năng truy cập dữ liệu nhanh chóng và dễ dàng hơn cho người dùng.

 Nhiều người có thể dùng chung một phần mềm tiện ích

Khi một nhóm người cùng thực hiện một công việc như làm chung một đồ án hoặc bài báo cáo, họ sẽ chia sẻ dữ liệu và tập tin liên quan, giúp việc trao đổi thông tin trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn.

 Dữ liệu được quản lý tập trung nên an toàn hơn, trao đổi với nhau nhanh chóng, thuận lợn hơn

 Có thể dùng chung các thiết bị ngoại vi đắt tiền (máy in, máy vẽ, máy photocopy,…)

Người dùng có thể dễ dàng trao đổi thông tin qua email, sử dụng nó như một công cụ hiệu quả để thông báo tin tức, nội dung buổi họp và thời khóa biểu.

Phần mềm mạng đảm bảo an toàn cho dữ liệu và phần mềm bằng cách khóa các tệp khi có người dùng không đủ quyền truy cập vào các tệp và thư mục đó.

Một hệ thống mạng tổng quát được cấu tạo từ 3 thành phần:

 Đường biên mạng (Network Edge): gồm các máy tính (host) và các chương trình ứng dụng mạng (Network application)

 Đường trục mạng (Network Core): gồm các bộ chọn đường (router) đóng vai trò là một mạng trung tâm kết nối các mạng lại với nhau

 Đường truyền vật lý (Physical media): gồm các đường truyền tải thông tin.

PHÂN LOẠI MẠNG MÁY TÍNH

Phân loại theo phạm vi địa lý

Mạng máy tính có thể được phân bố trong một khu vực cụ thể, bao gồm cả phạm vi quốc gia và quốc tế Nghiên cứu về mạng máy tính là một lĩnh vực khoa học quan trọng.

Mạng cục bộ LAN (Local Area Network) là loại mạng được thiết kế cho khoảng cách ngắn, thường dưới 10km, và thường được sử dụng trong các cơ quan, xí nghiệp LAN hoạt động như một mạng quảng bá, cho phép nhiều thiết bị chia sẻ cùng một đường truyền, dẫn đến sự cạnh tranh về băng thông Các mạng LAN có thể được kết nối với nhau để tạo thành một mạng diện rộng (WAN).

Mạng đô thị MAN (Metropolitan Area Network) là loại mạng được thiết kế cho các khu vực đô thị, với bán kính khoảng 100km, trong khi mạng diện rộng WAN (Wide Area Network) mở rộng ra ngoài biên giới quốc gia và có thể bao trùm cả các châu lục.

Mạng toàn cầu Gan (Global Area Network) là một hệ thống mạng được thiết lập trên quy mô toàn cầu, kết nối các châu lục trên trái đất Thông thường, mạng này được kết nối qua các phương tiện viễn thông và vệ tinh, cho phép truyền tải dữ liệu trên diện rộng.

Trong các khái niệm trên, WAN và LAN là hai khái niệm được sử dụng nhiều nhất.

PHÂN BIỆT THEO KỸ THUẬT TRUYỀN TIN

Mạng quảng bá (Broadcast Network)

Trong hệ thống mạng quảng bá, chỉ có một kênh truyền được chia sẻ giữa tất cả máy tính Khi một máy tính gửi khung dữ liệu, tất cả các máy tính khác đều nhận được khung đó Tuy nhiên, tại mỗi thời điểm, chỉ có một máy tính được phép sử dụng đường truyền.

Mạng điểm tới điểm

PHÂN BIỆT MẠNG THEO TOPO

Mạng hình sao (Star topology)

Mạng hình sao bao gồm một bộ kết nối trung tâm và các nút như trạm đầu cuối, máy tính và thiết bị khác Bộ kết nối trung tâm này đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển mọi hoạt động của mạng Đây là một đề tài nghiên cứu khoa học thú vị.

Mạng hình sao là một giải pháp kết nối các máy tính vào một bộ tập trung thông qua cáp, cho phép kết nối trực tiếp mà không cần qua trục bus, giúp giảm thiểu tình trạng nghẽn mạng Mô hình này đã trở nên phổ biến, nhờ vào việc sử dụng bộ tập trung hoặc chuyển mạch, cho phép mở rộng mạng với nhiều cấp độ phân cấp, từ đó dễ dàng quản lý và tổ chức.

 Ưu điểm của mạng hình sao:

 Hoạt động theo nguyên lý nối song song nên nếu có một thiết bị nào đó ở một nút thông tin bị hỏng thì mạng vẫn hoạt động bình thường

 Cấu trúc mạng đơn giản và các thuật toán điều khiển ổn định

 Mạng có thể mở rộng hoặc thu hẹp tuỳ theo yêu cầu của người sử dụng

 Nhược điểm của mạng hình sao:

 Khả nǎng mở rộng mạng hoàn toàn phụ thuộc vào khả nǎng của trung tâm Khi trung tâm có sự cố thì toàn mạng ngừng hoạt động

 Mạng yêu cầu nối độc lập riêng rẽ từng thiết bị ở các nút thông tin đến trung tâm

 Khoảng cách từ máy đến trung tâm rất hạn chế (100 m).

Mạng dàng vòng (Ring topology)

Mạng xoay vòng là một cấu trúc mạng trong đó các dây cáp được sắp xếp thành một vòng khép kín, cho phép tín hiệu truyền đi theo một chiều nhất định Trong hệ thống này, mỗi nút chỉ có thể truyền tín hiệu cho một nút khác tại một thời điểm cụ thể Để đảm bảo dữ liệu được gửi đi chính xác, mỗi gói tin cần kèm theo địa chỉ cụ thể của trạm tiếp nhận.

Mạng dạng vòng có ưu điểm là khả năng mở rộng dễ dàng và yêu cầu tổng đường dây ít hơn so với các kiểu mạng khác Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất là hệ thống phải được kết nối khép kín; nếu một đoạn dây bị ngắt, toàn bộ mạng sẽ ngừng hoạt động.

Mạng dạng Bus (Bus topology)

Các máy trạm trong hệ thống mạng được kết nối qua một đường truyền chính, gọi là bus, với các thiết bị đầu cuối ở hai đầu Các trạm kết nối vào bus thông qua đấu nối chữ T hoặc thiết bị thu phát Khi một trạm truyền dữ liệu, tín hiệu sẽ được phát sóng theo cả hai chiều, cho phép mọi trạm khác nhận tín hiệu trực tiếp Đối với các bus một chiều, tín hiệu chỉ di chuyển theo một hướng, yêu cầu thiết kế terminator để phản hồi tín hiệu trở lại, giúp tín hiệu đến được các trạm ở phía bên kia Điều này cho thấy rằng topology bus dựa trên các liên kết điểm đến nhiều điểm (point to multipoint), quảng bá (broadcast) và peer to peer.

Ví dụ minh họa: mạng dạng bus

 Ưu điểm của mạng hình bus:

 Bán kính mạng không bị hạn chế

 Chi phí lắp đặt thấp vì dùng chung đường truyền

 Dễ lắp đặt,mở rộng tương đối đơn giản

 Nhược điểm của mạng hình bus:

Do cần giao thức điều khiển truy cập đường truyền nên:

 Khi có sự cố khó kiểm soát và khắc phục, dễ giây ảnh hưởng tới toàn mạng hơn mạng star

 Dễ xảy ra va chạm, xung đột trên đường truyền.

Mạng dạng kết hợp

 Kết hợp hình sao và bus (star/Bus Topology)

Cấu hình mạng này sử dụng bộ phận tách tín hiệu (spitter) làm thiết bị trung tâm, cho phép hệ thống dây cáp mạng lựa chọn giữa hai loại hình: Ring Topology hoặc Linear Bus Topology.

Cấu hình mạng ARCNET kết hợp giữa Star và Bus Topology, cho phép nhiều nhóm làm việc ở khoảng cách xa nhau Ưu điểm của cấu hình này là tính linh hoạt trong việc bố trí đường dây, dễ dàng thích ứng với bất kỳ tòa nhà nào Nghiên cứu này sẽ tập trung vào các đặc điểm và ứng dụng của cấu hình mạng này trong môi trường làm việc hiện đại.

 Kết hợp hình sao và vòng (Star/Ring Topology)

PHÂN LOẠI MẠNG THEO CHỨC NĂNG

Mô hình Client – Server

Máy tính được cấu hình để cung cấp các dịch vụ như file server, mail server, web server và FTP được gọi là server Ngược lại, các máy tính truy cập và sử dụng các dịch vụ này được gọi là client.

Mạng ngang hàng (Peer-to-Peer)

Mạng ngang hàng (P2P) cho phép nhiều máy tính chia sẻ tệp tin và truy cập thiết bị như máy in mà không cần đến máy chủ hay phần mềm máy chủ.

Mạng p2p, hay mạng ngang hàng, là hệ thống kết nối giữa hai hoặc nhiều máy tính để chia sẻ tài nguyên mà không cần máy chủ trung gian Nó có thể được thiết lập tại chỗ, như việc kết nối hai máy tính qua cổng USB để truyền tệp, hoặc trong một văn phòng nhỏ với 5-6 máy tính kết nối bằng cáp đồng Ngoài ra, mạng p2p còn có thể mở rộng quy mô lớn hơn, sử dụng các giao thức và ứng dụng đặc biệt để tạo ra mối quan hệ trực tiếp giữa người dùng trên internet.

Ví dụ minh họa: mạng ngang hàng Đề tài nghiên cứu khoa học

MÔ HINH OSI

Giới hình OSI thiệu mô

Mô hình OSI (Open System Interconnection) là một khung giao tiếp được tổ chức ISO đề xuất vào năm 1977 và công bố lần đầu vào năm 1984 Mô hình này cung cấp các quy tắc giao tiếp cần thiết để các máy tính và thiết bị mạng có thể tương tác và truyền thông hiệu quả với nhau.

Mô hình OSI là khuôn mẫu thiết yếu giúp hiểu cách dữ liệu di chuyển qua mạng và các chức năng mạng hoạt động tại từng lớp.

Trong mô hình OSI có bảy lớp, mỗi lớp mô tả một phần chức năng độc lập

Sự tách lớp của mô hình này mang lại những lợi ích sau:

 Chia hoạt động thông tin mạng thành những phần nhỏ hơn, đơn giản hơn giúp chúng ta dễ khảo sát và tìm hiểu hơn

 Chuẩn hóa các thành phần mạng để cho phép phát triển mạng từ nhiều nhà cung cấp sản phẩm

Ngăn chặn sự thay đổi của một lớp ảnh hưởng đến các lớp khác giúp mỗi lớp phát triển độc lập và nhanh chóng hơn.

Mô hình tham chiếu OSI định nghĩa các qui tắc cho các nội dung sau:

 Cách thức các thiết bị giao tiếp và truyền thông được với nhau

 Các phương pháp để các thiết bị trên mạng khi nào thì được truyền dữ liệu, khi nào thì không được

 Các phương pháp để đảm bảo truyền đúng dữ liệu và đúng bên nhận

 Cách thức vận tải, truyền, sắp xếp và kết nối với nhau

Để đảm bảo các thiết bị mạng duy trì tốc độ truyền dữ liệu thích hợp, cần áp dụng các biện pháp tối ưu hóa hiệu suất Việc biểu diễn một bit thiết bị truyền dẫn cũng đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu khoa học, giúp hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động và khả năng truyền tải dữ liệu của các thiết bị này.

Chức năng của mỗi tầng trong mô hình OSI

Mô hình tham chiếu OSI được chia thành bảy lớp với các chức năng sau:

1 Tầng vật lý – Physical player:

 Điều khiển việc truyền tải thật sự các bit trên đường truyền vật lý

 Định nghĩa các tín hiệu điện, trạng thái đường truyền, phương pháp mã hóa dữ liệu, các loại đầu nối được sử dụng

2 Tầng liên kết dữ liệu – Data link layer:

 Đảm bảo truyền tải các khung dữ liệu (frame) giữa hai máy tính có đường truyền vật lý nối trực tiếp với nhau.

 Cài đặt cơ chế phát hiện và xử lý lỗi dữ liệu nhận.

Đảm bảo việc truyền tải các gói tin giữa hai máy tính là rất quan trọng, ngay cả khi không có đường truyền vật lý trực tiếp Điều này giúp duy trì kết nối và giao tiếp hiệu quả trong mạng lưới máy tính.

Router nhận nhiệm vụ tìm đường đi tối ưu cho dữ liệu đến các đích khác nhau trong liên mạng, đồng thời thực hiện việc lưu và chuyển tiếp các gói tin dữ liệu từ mạng này sang mạng khác, đảm bảo quá trình truyền tải dữ liệu được hiệu quả và chính xác.

4 Tầng vận chuyển – Transport layer:

Đảm bảo việc truyền tải dữ liệu giữa các quá trình là rất quan trọng, nhằm đảm bảo rằng dữ liệu được gửi đi không có lỗi, theo đúng trình tự, và không bị mất mát hay trùng lặp Nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực này đóng vai trò then chốt trong việc cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống truyền thông.

Đối với các gói tin lớn, tầng này thực hiện việc chia nhỏ chúng thành các đoạn trước khi gửi đi và tập hợp lại khi nhận được.

5 Tầng giao dịch – Session layer:

 Cho phép các ứng dụng thiết lập, sử dụng và xóa các kênh giao tiếp giữa chúng (được gọi là giao dịch).

 Nó cung cấp cơ chế cho việc nhận biết tên và các chức năng về bảo mật thông tin khi truyền qua mạng.

6 Tầng trình bày – Presentation layer:

Để đảm bảo sự trao đổi thông tin giữa các máy tính có kiểu định dạng dữ liệu khác nhau, các máy tính thường thống nhất về một kiểu định dạng dữ liệu trung gian Điều này giúp tối ưu hóa quá trình giao tiếp và chia sẻ dữ liệu giữa các hệ thống khác nhau.

Dữ liệu cần gửi sẽ được tầng trình bày chuyển đổi sang định dạng trung gian trước khi truyền lên mạng, trong khi đó, khi nhận dữ liệu từ mạng, tầng trình bày sẽ chuyển đổi dữ liệu về định dạng riêng của nó.

7 Tầng ứng dụng – application layer:

 Tầng trên cùng, cung cấp các ứng dụng truy xuất đến các dịch vụ mạng Bao gồm các ứng dụng của người dùng.

 Người dùng mạng giao tiếp trực tiếp với tầng này

Examples of software include web browsers like Navigator and Internet Explorer, email clients such as Outlook Express and Netscape Messenger, as well as server applications that provide network services Notable web servers include Netscape Enterprise, Internet Information Services, and Apache, while FTP servers and mail servers like Sendmail and MDaemon also play crucial roles in network operations This topic is significant for scientific research.

3 MẠNG LAN VÀ THIẾT KẾ MẠNG LAN

MÔ TẢ MẠNG LAN

Mạng cục bộ LAN là hệ thống truyền thông tốc độ cao, kết nối các máy tính và thiết bị trong một khu vực địa lý nhỏ như tầng, tòa nhà hay trường học Nhiều mạng LAN có thể liên kết với nhau trong cùng một môi trường làm việc Sự phổ biến của mạng LAN đến từ khả năng cho phép người dùng chia sẻ tài liệu quan trọng và các thiết bị đắt tiền như máy in, ổ đĩa DVD-ROM, phần mềm ứng dụng và thông tin cần thiết khác.

CÁC THIẾT BỊ KẾT NỐI MẠNG

Card mạng – NIC (Network Interface Card)

Card mạng (NIC) là thiết bị kết nối máy tính với mạng, hoạt động ở lớp 2 của mô hình OSI Mỗi card mạng sở hữu một địa chỉ MAC (Media Access Control) duy nhất, giúp xác định thiết bị trong mạng Card mạng đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển kết nối của máy tính với các phương tiện truyền dẫn trên mạng.

Repeater Bộ lặp

Repeater là thiết bị hoạt động ở tầng 1 của mô hình OSI, có chức năng khuếch đại và định hình lại tín hiệu Nó gửi mọi tín hiệu nhận được từ một cổng ra tất cả các cổng còn lại, phục hồi tín hiệu trên đường truyền mà không thay đổi nội dung.

Hub

Hub là thiết bị mạng hoạt động như một Repeater với nhiều cổng, thường từ 4 đến 24 cổng hoặc hơn Nó chủ yếu được sử dụng trong các mạng 10BASE-T và 100BASE-T, đóng vai trò trung tâm trong cấu hình mạng hình sao (Star topology) Khi dữ liệu được nhận từ một cổng, Hub sẽ phân phối thông tin đó đến tất cả các cổng còn lại.

Hub được chia thành hai loại chính: Active Hub và Smart Hub Active Hub là loại Hub phổ biến, cần nguồn điện để hoạt động, có chức năng khuếch đại tín hiệu và phân phối tín hiệu đến các cổng còn lại, đảm bảo mức tín hiệu cần thiết Trong khi đó, Smart Hub (Intelligent Hub) cũng có chức năng tương tự như Active Hub nhưng được trang bị chip tự động dò lỗi, giúp phát hiện và xử lý lỗi trong mạng một cách hiệu quả.

Cầu nối (Bridge)

Bridge là thiết bị mạng thuộc lớp 2 của mô hình OSI, được sử dụng để kết nối hai mạng thành một mạng lớn duy nhất, thường là giữa các mạng Ethernet Nó quan sát các gói tin và khi phát hiện một gói tin từ một máy tính trên mạng này chuyển tới một máy tính trên mạng khác, Bridge sẽ sao chép và gửi gói tin tới mạng đích Ưu điểm của Bridge là tính năng hoạt động trong suốt, cho phép các máy tính trên các mạng khác nhau giao tiếp với nhau một cách đơn giản mà không cần biết đến sự kết nối giữa chúng.

Bridge có khả năng xử lý nhiều loại lưu thông mạng như Novell và Banyan, đồng thời hỗ trợ địa chỉ IP Tuy nhiên, nhược điểm của Bridge là chỉ kết nối được các mạng cùng loại, và việc sử dụng Bridge cho các mạng hoạt động nhanh sẽ gặp khó khăn nếu chúng không nằm gần nhau về mặt vật lý.

Router (Bộ vạch đường)

Router là thiết bị mạng lớp 3 trong mô hình OSI, có chức năng kết nối nhiều mạng IP với nhau Các máy tính trong mạng cần nhận biết sự hiện diện của router, và theo quy tắc IP, mọi thiết bị kết nối mạng đều có khả năng giao tiếp với router Ưu điểm nổi bật của router là khả năng kết nối các loại mạng khác nhau, từ mạng Ethernet cục bộ tốc độ cao đến đường dây điện thoại dài hạn với tốc độ chậm.

Switch (Bộ chuyển mạch)

Switch được xem như một Bridge đa cổng, khác với Bridge chỉ có 2 cổng để kết nối 2 segment mạng Switch có khả năng kết nối nhiều segment mạng tùy thuộc vào số cổng của nó Tương tự như Bridge, Switch "học" thông tin mạng qua các gói tin (packet) nhận được từ các thiết bị trong mạng Thông tin này được sử dụng để xây dựng bảng Switch, giúp các gói thông tin đến đúng địa chỉ.

Ngày nay, Switch đóng vai trò quan trọng trong giao tiếp dữ liệu với hai chức năng chính: chuyển khung dữ liệu từ nguồn đến đích và xây dựng bảng Switch So với Repeater, Switch hoạt động với tốc độ cao hơn và cung cấp nhiều tính năng vượt trội, bao gồm khả năng tạo mạng LAN ảo (VLAN).

HỆ THỐNG DÂY CÁP DÀNH CHO MẠNG LAN

Cáp xoắn

Cáp xoắn đôi là loại cáp gồm nhiều cặp dây đồng xoắn lại, giúp chống phát xạ nhiễu điện từ Với giá thành thấp, cáp xoắn đôi được sử dụng phổ biến trong mạng LAN Có hai loại cáp xoắn đôi: loại có vỏ bọc chống nhiễu và loại không có vỏ bọc chống nhiễu, phục vụ cho các nhu cầu kết nối khác nhau trong hệ thống mạng.

Cáp xoắn đôi có vỏ bọc chống nhiễu STP (Shielded Twisted Pair) :

Cáp xoắn đôi được cấu tạo từ nhiều cặp xoắn và được bọc bên ngoài bằng lớp vỏ dây đồng bện, giúp chống lại EMI từ bên ngoài và giảm phát xạ nhiễu bên trong Lớp vỏ này được nối đất nhằm thoát nhiễu hiệu quả Nhờ vào lớp bọc chống nhiễu, cáp xoắn đôi có khả năng chịu đựng tác động của nhiễu điện tốt hơn và truyền tín hiệu xa hơn so với cáp xoắn đôi trần.

Cáp đồng trục

Cáp đồng trục là loại cáp điện bao gồm một lõi dẫn điện, được bọc bởi lớp điện môi không dẫn điện, bên ngoài có lớp bện kim loại và lớp vỏ bọc cách điện ở ngoài cùng.

Cáp đồng trục là loại cáp phổ biến được sử dụng để truyền tín hiệu vô tuyến Nó thường được ứng dụng trong việc kết nối giữa thiết bị thu phát sóng vô tuyến và ăng ten, cũng như trong các kết nối mạng máy tính và cáp truyền hình.

Cáp quang

Cáp quang là một loại cáp viễn thông làm bằng thủy tinh hoặc nhựa, sử dụng ánh sáng để truyền tín hiệu Đề tài nghiên cứu khoa học

Cáp quang là những sợi thủy tinh mỏng, có đường kính bằng sợi tóc, được sắp xếp trong bó để truyền tín hiệu qua khoảng cách xa Khác với cáp đồng, cáp quang truyền tín hiệu bằng ánh sáng, giúp giảm thiểu nhiễu và đạt tốc độ cao hơn, đồng thời cho phép truyền dữ liệu xa hơn.

MÔ HÌNH AN TOÀN – AN NINH MẠNG

An ninh mạng là việc ngăn chặn sự xâm nhập từ bên ngoài vào mạng nội bộ Để đảm bảo an toàn khi kết nối LAN, cần triển khai các cơ chế bảo mật như firewall và phần mềm antivirus Việc này giúp bảo vệ hệ thống mạng khỏi các mối đe dọa và tấn công Quan trọng là xác định những tài nguyên cần được bảo vệ trên mạng để duy trì an toàn và bảo mật cho thông tin.

 Là các dịch vụ mạng đang triển khai

 Là các thông tin quan trọng mà mạng đó đang lưu giữ, hay cần lưu chuyển

 Là các tài nguyên phần cứng và phần mềm mà hệ thống mạng đó có để cung ứng cho những người dùng mà nó cho phép.

CÁC BƯỚC THIẾT KẾ

Phân tích yêu cầu

Khi nhận được yêu cầu từ khách hàng, bước tiếp theo là phân tích yêu cầu để xây dựng bảng "Đặc tả yêu cầu hệ thống mạng", trong đó cần xác định rõ các vấn đề liên quan.

Trong thời đại số hiện nay, có nhiều dịch vụ mạng quan trọng mà người dùng cần, bao gồm dịch vụ chia sẻ tập tin, chia sẻ máy in, dịch vụ web, dịch vụ email và truy cập internet Những dịch vụ này không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình làm việc mà còn nâng cao khả năng kết nối và giao tiếp trong cộng đồng Việc nghiên cứu và phát triển các dịch vụ này là cần thiết để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng.

Mô hình mạng là gì?

Mức độ yêu cầu an toàn mạng

Yêu cầu về băng thông của mạng đó.

Thiết kế giải pháp

Bước tiếp theo trong quá trình xây dựng hệ thống mạng là thiết kế giải pháp đáp ứng các yêu cầu đã nêu trong bảng đặc tả Quyết định lựa chọn giải pháp cho hệ thống mạng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau.

Kinh phí dành cho hệ thống mạng

Công nghệ phổ biến trên thị trường

Thói quen về công nghệ của khách hàng

Yêu cầu về tính ổn định và băng thông của hệ thống mạng

Ràng buộc về pháp lý.

Lựa chọn các thiết bị phần cứng

Dựa trên phân tích yêu cầu và ngân sách dự kiến, chúng ta sẽ chọn nhà cung cấp thiết bị hàng đầu như Cisco, Tplink, Intel Các công nghệ tiên tiến này sẽ phù hợp với điều kiện kinh tế và kỹ thuật hiện tại của Việt Nam, đồng thời hỗ trợ sự phát triển trong tương lai.

Phần cứng được chia thành ba phần chính: hạ tầng kết nối bao gồm hệ thống dây cáp mạng, các thiết bị kết nối như hub, switch, bridge và router, cùng với các thiết bị khác như server, máy in và thiết bị lưu trữ.

Lựa chọn phần mềm

Tiến trình cài đặt phần mềm bao gồm:

Cài đặt hệ điều hành mạng cho các server, các máy trạm

Cài đặt và cấu hình các dịch vụ mạng

Tạo người dùng, phân quyền sử dụng mạng cho người dùng

Tiến trình cài đặt và cấu hình phần mềm cần tuân thủ sơ đồ thiết kế mạng đã được mô tả Việc phân quyền người dùng phải phù hợp với chiến lược khai thác và quản lý tài nguyên mạng Nếu mạng sử dụng router hoặc phân nhánh mạng con trong nghiên cứu khoa học, cần thiết lập bảng chọn đường trên các router và máy tính.

KIỂM THỬ HỆ THỐNG

Sau khi đã cài đặt xong phần cứng và các máy tính đã được nối vào mạng Bước kế tiếp là kiểm tra sự vận hành của mạng

Đầu tiên, hãy xác minh sự kết nối giữa các máy tính trong mạng Tiếp theo, kiểm tra hoạt động của các dịch vụ, khả năng truy cập của người dùng vào các dịch vụ này và đánh giá mức độ an toàn của hệ thống mạng.

BẢO TRÌ HỆ THỐNG

Sau khi hoàn tất cài đặt mạng, việc bảo trì là cần thiết để giải quyết các vấn đề phát sinh trong quá trình thiết kế và lắp đặt.

GIỚI THIỆU ĐƠN VỊ

Khoa Công nghệ Thông tin và Truyền thông (CNTT&TT) tại Trường Đại học Cần Thơ được thành lập vào năm 1994, phát triển từ Trung tâm Điện tử và Tin học Khoa có nhiệm vụ đào tạo đại học và sau đại học, đồng thời thực hiện nghiên cứu khoa học và chuyển giao công nghệ trong lĩnh vực CNTT&TT.

KHẢO SÁT ĐƠN VỊ

Sau khi tham quan và khảo sát cơ sở hạ tầng của khoa CNTT, tôi đã có cái nhìn tổng quát về hệ thống mạng của khoa Khoa có hai tầng lầu: tầng trệt bao gồm phòng Ban chủ nhiệm, Văn phòng khoa, Đoàn khoa, quản lý thư viện, phòng kỹ thuật, phòng bộ môn, phòng thí nghiệm, phòng ngoài giờ cho sinh viên và dãy phòng thực hành Tầng 1 có dãy phòng thực hành, phòng nghiên cứu – thí nghiệm và phòng ngoài giờ dành cho sinh viên.

Các máy tính kết nối hoạt động theo mô hình mạng Domain (miền) đơn giản,

HỆ THỐNG CÁC PHÒNG CỦA ĐƠN VỊ

 Khu vực máy tính văn phòng: 45 máy tính

Gồm 5 phòng máy được đặt ip tĩnh, mỗi phòng tương ứng với 1 vlan tương ứng: Đề tài nghiên cứu khoa học

 Phòng ban chủ nhiệm: 5 máy tính

 Văn phòng khoa: 15 máy tính

 Phòng kỹ thuật: 10 máy tính

 Quản lý thư viện: 5 máy tính

 Phòng bộ môn: 60 máy tính

 Bộ môn công nghệ thông tin 10 máy

 Bộ môn công nghệ phần mềm 10 máy

 Bộ môn hệ thống thông tin 10 máy

 Bộ môn mạng máy tính & truyền thông 10 máy

 Bộ môn khoa học máy tính 10 máy

 Bộ môn tin học ứng dụng 10 máy

 Phòng máy server: 3 máy tính

 Server 1 cung cấp dịch vụ dns, mail, web

 Server 2 lưu trữ database, lưu trữ thong tin sinh viên…

 Server 3 cung cấp dịch vụ domain

 Khu vực phòng máy tính thực hành và phòng thí nghiệm: 900 máy tính

 Gồm 20 phòng máy thực hành và 5 phòng thí nghiệm, nghiên cứu Tất cả các phòng điều có vlan riêng biệt và được đặt ip tĩnh

 10 phòng thực hành dưới đất, mỗi phòng gồm 40 máy Tương tự với 10 phòng trên lầu

5 phòng thí nghiệm : 20 máy tính/ 1 phòng

 Khu vực dành cho sinh viên sử dụng ngoài giờ và wifi miễn phí: 125 máy tính

 4 phòng máy được dành riêng cho sinh viên có nhu cầu sử dụng ngoài giờ, hoặc đăng ký kế hoạch học tâp Mỗi phòng máy có 30 máy tính/ 1 phòng

Có 5 access point dành cho laptop, máy tính bảng, smartphone… Đề tài nghiên cứu khoa học

YÊU CẦU TỪ PHÍA ĐƠN VỊ VÀ CHỌN GIẢI PHÁP THIẾT KẾ HỆ THỐNG MẠNG

Yêu cầu hệ thống

Hệ thống truy cập mạng này cần phải được bảo mật cả về dữ liệu lẫn thông tin

Tốc độ truy cập phải cao

Chi phí thấp, dễ bảo trì, sửa chữa

Có thể backup được dữ liệu khi gặp sự cố.

Yêu cầu thiết kế

Do địa hình và vị trí các phòng ban nằm xa nhau nên bố trí mạng hình hỗn hợp, gồm các switch layer 3 đặt tai trung tâm mạng

Nhà trường thuê một đường truyền internet cáp quang tốc độ cao từ nhà cung cấp Viettel.

TRIỂN KHAI HỆ THỐNG MẠNG LAN KHOA CNTT

Phương án triển khai

Mô hình mạng tổng quát khoa CNTT Đề tài nghiên cứu khoa học

Sơ đồ đấu dây của Switch Layer III – 1 tại tầng trệt

P.NG: phòng máy ngoài giờ Đề tài nghiên cứu khoa học

Sơ đồ đấu dây của Switch Layer III – 3 tại lầu 1 Chú thích:

P.NG: phòng máy ngoài giờ Đề tài nghiên cứu khoa học

Sơ đồ đấu dây của Switch Layer III – 2 Chú thích:

CN: phòng ban Chủ Nhiệm

VPK: Văn Phòng Khoa ĐK: Đoàn Khoa

TV: quản lý Thư Viện

P.TN: phòng Thí Nghiệm Đề tài nghiên cứu khoa học

4.5.1.2 Sơ đồ mạng tại mỗi phòng: Đề tài nghiên cứu khoa học Đề tài nghiên cứu khoa học

Theo sơ đồ trên ta tiến hành chia subnet theo bảng sau: Đề tài nghiên cứu khoa học

Bảng dự tính các thiết bị lắp đặt hệ thống mạng

STT Thiết bị Số lượng Thành tiền

Cài đặt và cấu hình hệ thống

Do không có điều kiện thực tế nên em mô phỏng thiết kế hệ thống mạng bằng phần mềm Cisco Packet Tracer Student

Các bước thực hiện cấu hình:

Vạch định vlan cho từng nhóm máy, phòng máy đặt địa chỉ IP theo bảng dưới:

Số thứ tự Tên Vlan tương ứng IP range

7 bomon3 172.16.0.81 – 172.16.0.94 Đề tài nghiên cứu khoa học

Bảng vạch định VLAN cho phép định tuyến các VLAN trên switch layer III thông qua lệnh IP Routing ở chế độ global Đồng thời, nó cũng thiết lập định tuyến default route tới ADSL Đây là một đề tài nghiên cứu khoa học quan trọng trong lĩnh vực mạng.

Thực hiên trên mô hình sau:

Chi tiết các bước cấu hình:

Tạo vlan 2 đưa các port của phòng Ban chủ nhiệm vào vlan 2

Switch(config-vlan)#switchport access vlan 2

Tạo vlan 3 đưa các port của Văn phòng khoa vào vlan 3

Switch(config-vlan)#name vanphongkhoa

Switch(config-if-range)#switchport access vlan 3 Đề tài nghiên cứu khoa học

Switch(config-vlan)#name doankhoa

Switch(config-if-range)#switchport access vlan 4

Switch(config-vlan)#name kythuat

Switch(config-vlan)#name thuvien

Switch(config-vlan)#name server

Tạo vlan 5 đưa các port của phòng Bộ môn 1 vào vlan 5

Switch(config-vlan)#name bomon1

Tạo vlan 14 đưa các port của phòng thí nghiệm 1 vào vlan 14

Switch(config-vlan)#name thinghiem1

+ Tại Switch “Phòng ngoài giờ 1”

Tạo vlan 19 đưa các port của phòng ngoài giờ 1 vào vlan 19

Switch(config-vlan)#name ngoaigio1

Tạo vlan 20 đưa các port của phòng ngoài giờ 2 vào vlan 20

Switch(config-vlan)#name ngoaigio 2

+ Tại Switch “Phòng ngoài giờ 2”

Tạo vlan 23 đưa các port của phòng thực hành 1 vào vlan 23

Switch config-vlan)#name thuchanh1

Switch(config)#vlan 24 Đề tài nghiên cứu khoa học

Switch(config-vlan)#name thuchanh5

Bước 1: tạo các vlan ngoaigio1, ngoaigio2, thuchanh1, thuchanh5, thuchanh10 Switch(config)#vlan 19

Switch(config-vlan)#name thuchanh5 Đề tài nghiên cứu khoa học

Tạo thêm một vlan 29 có tên Layer3 để quản kết các switch layer III lại với nhau: Switch(config)#vlan 29

Switch(config-vlan)#name Layer3

Bước 2: đặt IP cho các vlan

Switch(config-if)#ip address 172.16.1.193 255.255.255.224

Switch(config-if)#no shutdown

Bước 3: Kích hoạt tính năng đính tuyến

Switch(config)#ip routing (gõ lệnh này tương tự trên Switch layer III – 1,2,3) Bước 4: Định tuyến Default route qua IP ADSL

Switch(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.1.1 Đề tài nghiên cứu khoa học

Bước 5: Đưa các cổng f0/1 vào vlan 29

Switch(config)#switchport access vlan 29

Bước 6: trunk các cổng fa0/2 – 3

Switch(config)#int range fa0/2 – 3

Switch(config-if-range)#switchport trunk encapsulation dot1q

Switch(config-if-range)#switchport mode trunk

Bước 7: ghi lại cấu hình

+ Tại Router ADSL: định tuyến static route các vlan có trong bảng vạch định vlan

Switch(config)#ip route 172.16.0.0 255.255.0.0 192.168.1.2 Đề tài nghiên cứu khoa học

Làm tương tự các bước như tại switch layer III - 1 theo bảng vạch định vlan trang

Switch(config-vlan)#name Layer3 Đặt IP cho vlan Layer3

Làm tương tự các bước như tại switch layer III - 1 theo bảng vạch định vlan trang

Switch(config-vlan)#name Layer3 Đặt IP cho vlan Layer3

+ Tại Switch Layer III Server

+ Tạo một vlan 29 có tên Layer3 để quản kết các switch layer III lại với nhau: Switch(config)#vlan 29

Switch(config-vlan)#name Layer3

+ Đặt IP cho vlan Layer3

+ Trunk các cổng fa0/1 – 4 Đề tài nghiên cứu khoa học

Switch(config)#int range fa0/1 – 4

Switch(config-if-range)#switchport trunk encapsulation dot1q

Switch(config-if-range)#switchport mode trunk Định tuyến theo bảng sau:

Switch Layer 3 Network Netmask Next hop

Device Network Netmask Next hop

Trong nghiên cứu khoa học này, chúng ta quy ước cổng fa0/1 là cổng giao tiếp giữa các switch và router Địa chỉ IP đầu tiên sẽ được gán cho Vlan hoặc router, đồng thời cũng là gateway cho các máy client Địa chỉ tiếp theo sẽ được phân bổ theo thứ tự ưu tiên của người dùng Chẳng hạn, trong phòng thực hành 1, dải địa chỉ IP được sử dụng là từ 172.16.4.1 đến 172.16.4.62, trong đó 172.16.4.1 được đặt cho vlan “thuchanh1” và 172.16.4.2 dành cho máy của giáo viên hoặc quản lý phòng.

Sau khi cấu hình hoàn tất dùng lệnh dưới đây để lưu lại cấu hình:

Switch#copy running-config startup-config

Dùng lệnh ping máy client bất kỳ để kiểm tra cấu hình có chính xác không Đề tài nghiên cứu khoa học

Trong quá trình nghiên cứu và áp dụng kiến thức từ trường, tôi đã xây dựng hệ thống mạng nội bộ cho khoa Công Nghệ Thông Tin tại Đại Học Cần Thơ, thiết kế theo topo hình sao Hệ thống máy chủ được đặt tại trung tâm mạng, cung cấp các công cụ quản trị hệ thống hiệu quả Hệ thống cáp truyền dẫn đảm bảo kết nối tốc độ cao, giảm thiểu sự cố trong quá trình vận hành và đáp ứng khả năng mở rộng trong tương lai Bài niên luận này trình bày những khái niệm cơ bản về mạng máy tính, nhằm hoàn thiện hệ thống mạng phổ biến hiện nay, với hy vọng rằng những khái niệm này có thể áp dụng cho các lĩnh vực công nghệ thông tin và các ngành liên quan đến mạng máy tính.

Trong quá trình thực hiện niên luận, tôi xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Công Huy đã hướng dẫn tận tình, giúp tôi hoàn thành bài niên luận này Mặc dù kinh nghiệm thực tế còn hạn chế, nhưng tôi hy vọng nhận được nhiều ý kiến đóng góp từ quý thầy cô để hoàn thiện hơn Đề tài nghiên cứu khoa học của tôi mong muốn đóng góp giá trị cho lĩnh vực này.

Tiêu đề	Khảo Sát, Thiết Kế Và Xây Dựng Mạng Lan Khoa CNTT Của Trường Đại Học Cần Thơ
Trường học	Trường Đại Học Cần Thơ
Chuyên ngành	Công Nghệ Thông Tin
Thể loại	đề tài nghiên cứu khoa học
Thành phố	Cần Thơ

Định dạng
Số trang	44
Dung lượng	1,16 MB