Bài giảng quản trị mạng it21 Đại học mở hà nội

BÀI 1: MẠNG VÀ THIẾT BỊ MẠNG Sau khi học xong bài học này các anh/chị sẽ nắm được các vấn đề · Mạng máy tính và phân loại mạng máy tính · Điều kiện cơ sở để phát triển mạng máy tính · Các mô hình mạng máy tính · Các thiết bị mạng phổ biến 1. Lịch sử mạng máy tính Vào giữa những năm 50, những hệ thống máy tính đầu tiên ra đời sử dụng các bóng đèn điện tử nên kích thước rất cồng kềnh và tiêu tốn nhiều năng lượng. Việc nhập dữ liệu vào máy tính được thực hiện thông qua các bìa đục lỗ và kết quả được đưa ra máy in, điều này làm mất rất nhiều thời gian và bất tiện cho người sử dụng. Đến giữa những năm 60, cùng với sự phát triển của các ứng dụng trên máy tính và nhu cầu trao đổi thông tin với nhau, một số nhà sản xuất máy tính đã nghiên cứa chế tạo thành công các thiết bị truy cập từ xa tới các máy tính của họ, và đây chính là những dạng sơ khai của hệ thống mạng máy tính.

Trang 1

Quản trị Mạng – Bài 1: Mạng và thiết bị mạng Trang 1

BÀI 1: MẠNG VÀ THIẾT BỊ MẠNG

Sau khi học xong bài học này các anh/chị sẽ nắm được các vấn đề

 Mạng máy tính và phân loại mạng máy tính

 Điều kiện cơ sở để phát triển mạng máy tính

Đến giữa những năm 60, cùng với sự phát triển của các ứng dụng trên máy tính và nhu cầu trao đổi thông tin với nhau, một số nhà sản xuất máy tính đã nghiên cứa chế tạo thành công các thiết bị truy cập từ xa tới các máy tính của họ, và đây chính là những dạng sơ khai của hệ thống mạng máy tính

Đến đầu những năm 70, hệ thống thiết bị đầu cuối 3270 của IBM ra đời cho phép mở rộng khả năng tính toán của các trung tâm máy tính đến các vùng ở xa Đến giữa những năm 70, IBM đã giới thiệu một loạt các thiết bị đầu cuối được thiết kế chế tạo cho lĩnh vực ngân hàng, thương mại Thông qua dây cáp mạng các thiết bị đầu cuối có thể truy cập cùng một lúc đến một máy tính dùng chung Đến năm 1977, công ty Datapoint Corporation đã tung ra thị trường hệ điều hành mạng của mình là “Attache Resource Computer Network” (Arcnet) cho phép liên kết các máy tính và các thiết bị đầu cuối lại bằng dây cáp mạng, và

Trang 2

đó chính là hệ điều hành mạng đầu tiên

Sơ đồ hoạt động của mô hình IBM 3270 được mô tả qua hình sau, trong đó các máy tính trong hệ thống mạng sẽ không liên lạc trực tiếp với nhau mà sẽ thông qua bộ chuyển đổi 3270 Emulator Software Các tín hiệu sẽ được chuyển đổi sang tín hiệu đường truyền

và gửi đến thiết bị đích cần chuyển tới 3270 Emulator cũng đóng vai trò quản lý các thiết bị ngoại vi của máy tính mà nó kết nối trực tiếp tới

Hình 1 Mô hình hệ thống IBM 3270

2 Mục tiêu kết nối mạng

Mạng máy tính ra đời xuất phát từ nhu cầu muốn chia sẻ và dùng chung dữ liệu Không

có hệ thống mạng thì dữ liệu trên các máy tính độc lập muốn chia sẻ với nhau phải thông qua việc in ấn hay sao chép qua đĩa mềm, CD ROM, điều này gây rất nhiều bất tiện cho người dùng Các máy tính được kết nối thành mạng cho phép các khả năng:

 Sử dụng chung các công cụ tiện ích: khi các máy tính được trang bị các công cụ tiện ích nhằm giám sát các hoạt động của máy tính hoặc thực hiện một chức năng đặc biệt nào đó hỗ trợ hệ thống máy tính Các công cụ tiện ích này sẽ được tận dụng để

Trang 3

chia sẻ khả năng xử lý cho các máy tính khác trong mạng để đảm bảo hiệu suất khai thác hiệu năng của máy tính

 Chia sẻ kho dữ liệu dùng chung: Việc chia sẻ nguồn dữ liệu của các máy tính là nguồn tài nguyên vô tận đem lại tri thức cho con người để áp dụng hiệu quả trong cuộc sống thường ngày Thực tế đã chứng minh rằng Internet chứa nguồn tài liệu vô cùng phong phú, đa dạng và nó là nền tảng chính cho việc học tập nghiên cứu của chúng ta hiện nay

 Tăng độ tin cậy của hệ thống: các hệ thống dự phòng sao lưu, đảm bảo vai trò an toàn dữ liệu và khả năng phục hồi dữ liệu khi có sự cố

 Trao đổi thông điệp, hình ảnh: là một trong những nguồn tài nguyên dữ liệu giúp chúng ta trao đổi thông tin, làm việc hoặc giải trí trực tuyến

 Dùng chung các thiết bị ngoại vi (máy in, máy vẽ, Fax, modem .): việc chia sẻ nguồn tài nguyên vật lý giúp cho hệ thống mạng giảm được chi phí tối đa về vấn đề đầu tư các thiết bị ngoại vi nhưng vẫn giữ được hiệu suất làm việc và hơn nữa tận dụng hết được công suất hoạt động của các thiết bị ngoại vi thay vì việc đầu tư them các thiết bị ngoại vi để phục vụ cho công việc

 Giảm thiểu chi phí và thời gian đi lại: việc kết nối mạng giúp con người mở rộng cả không gian và thời gian thực hiện công việc Với mạng máy tính ngày nay, con người có thể tham gia giải quyết công việc, bất kỳ lúc nào, bất kể thời gian nào cho phép

3 Các khái niệm cơ bản

Trong các tài liệu về mạng máy tính chúng ta thường bắt gặp các thuật ngữ về mạng, để hiểu rõ nguyên tắc, bản chất của các thuật ngữ này chúng ta đi tìm hiểu một số các định nghĩa, khái niệm cơ bản như sau:

a) Định nghĩa về mạng máy tính: “Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính kết nối

với nhau bởi đường truyền theo một cấu trúc nào đó thông qua đó, các máy tính

trao đổi thông tin qua lại cho nhau”

Trang 4

b) Giao thức mạng (protocol): Mô tả tập hợp các nguyên tắc mà các thành phần tham

gia hệ thống cần phải tuân thủ khi muốn trao đổi dữ liệu với nhau

Giao thức mạng thường được gọi đơn giản chính là “ngôn ngữ” của mạng máy tính đó Mỗi mạng có thể sử dụng các giao thức khác nhau tùy theo đặc điểm về kiến trúc mạng, cơ chế hoạt động của mạng hoặc nhu cầu của người dùng, để ghép nối các mạng với nhau ta có một liên mạng Liên mạng là một tập hợp các mạng cục bộ liên kết với nhau sử dụng chung giao thức liên mạng, giao thức liên mạng phổ biến nhất hiện nay là bộ

giao thức TCP/IP

c) Kiến trúc mạng (topology): Kiến trúc mạng mô tả cách thức mà các thực thể mạng

liên kết lại với nhau Có nhiều cách liên kết các nút mạng, mỗi cách sẽ có đặc điểm về ưu, nhược điểm riêng Do đó mỗi kiến trúc mạng chỉ phù hợp trong một bài toán, một đơn vị triển khai nhất định Người thiết kế hệ thống sẽ phải dựa vào đặc điểm, quy mô, cơ chế hoạt động của mạng để quyết định sẽ triển khai kiến trúc mạng nào

cho phù hợp

d) Địa chỉ (address): Địa chỉ là cách mô tả định vị một thực thể trên hệ thống mạng

Quy các đánh địa chỉ do giao thức quy định, tuy nhiên trong mạng máy tính có thể chia làm hai khái niệm đó là: địa chỉ phần cứng (MAC) do các nhà sản xuất gán sắn cho thiết bị và không thể thay đổi được địa chỉ này, địa chỉ phần mềm hay còn gọi

là địa chỉ logic, là quy ước địa chỉ do giao thức quy định cách thức trình bày và cách

thức định vị

e) Định tuyến (Routing): đó là cách thức mô tả dữ liệu được truyền từ thết bị này sang

thiết bị khác trong hệ thống mạng Khi có nhiều nút mạng và hệ thống mạng mở rộng, lúc đó sẽ cần một cách thức để tìm ra con đường đi tối ưu cho các gói tin trên mạng, cách thức tìm được đó được gọi là định tuyến và thiết bị định tuyến được gọi

là bộ định tuyến (Router)

Trang 5

4.1.2 Mạng LAN

LAN (Local Area Network) - Mạng cục bộ, kết nối các máy tính trong một khu vực bán kính hẹp thông thường khoảng vài trǎm mét Kết nối được thực hiện thông qua các môi trường truyền thông tốc độ cao ví dụ cáp đồng trục thay cáp quang LAN thường được sử dụng trong nội bộ một cơ quan/tổ chức Các LAN có thể được kết nối với nhau thành WAN

Về mặt chức năng, mạng CAN là tập các mạng LAN được bảo vệ trong một khu vực, chúng được kết nối để cộng tác chia sẻ năng lực tính toán, tài nguyên mạng nên mạng này còn được gọi dưới cacsi tên khác là mạng cộng tác – Corporate Area Network

4.1.4 Mạng MAN

MAN (Metropolitan Area Network) kết nối các máy tính trong phạm vi một thành phố Kết nối này được thực hiện thông qua các môi trường truyền thông tốc độ cao (50-100 Mbit/s)

Trang 6

4.1.5 Mạng WAN

WAN (Wide Area Network) - Mạng diện rộng, kết nối máy tính trong nội bộ các quốc gia hay giữa các quốc gia trong cùng một châu lục Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông Các WAN có thể được kết nối với nhau thành GAN hay tự nó đã là GAN

4.1.6 Mạng GAN

GAN (Global Area Network) kết nối máy tính từ các châu lục khác nhau Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông và vệ tinh Thể hiện rõ ràng nhất của mạng GAN đó chính là mạng Internet hiện nay với phạm vi kết nối trên toàn cầu, liên kết giữa các Châu lục, các quốc gia và các vùng lãnh thổ trên toàn thế giới

4.2 Phân loại theo kỹ thuật truyền tin

Là đặc trưng kỹ thuật chuyển tín hiệu giữa các nút trong mạng, các nút mạng

có chức năng hướng thông tin tới đích nào đó trong mạng, hiện tại có các kỹ thuật chuyển mạch như sau:

4.2.1 Mạng chuyển mạch kênh

Khi có hai thực thể cần truyền thông với nhau thì giữa chúng sẽ thiết lập một kênh cố định và duy trì kết nối đó cho tới khi hai bên ngắt liên lạc Các dữ liệu chỉ truyền đi theo con đường cố định đó

4.2.2 Mạng chuyển mạch thông báo

Thông báo là một đơn vị dữ liệu của người sử dụng có khuôn dạng được quy định trước Mỗi thông báo có chứa các thông tin điều khiển trong đó chỉ rõ đích cần truyền tới của thông báo Căn cứ vào thông tin điều khiển này mà mỗi nút trung gian có thể chuyển thông báo tới nút kế tiếp trên con đường dẫn tới đích của thông báo

Trang 7

4.2.3 Mạng chuyển mạch gói.

Trong kỹ thuật chuyển mạch gói mỗi thông báo được chia ra thành nhiều gói nhỏ hơn được gọi là các gói tin (packet) có khuôn dạng qui định trước Mỗi gói tin cũng chứa các thông tin điều khiển, trong đó có địa chỉ nguồn (người gửi)

và địa chỉ đích (người nhận) của gói tin Các gói tin của cùng một thông báo có thể được gửi đi qua mạng tới đích theo nhiều con đường khác nhau

Dựa trên 2 kiến trúc mạng này, hiện nay có một số kiến trúc mạng được sử dụng phổ biến như

5.1 Kiến trúc mạng BUS

Trong mạng trục tất cả các trạm phân chia một đường truyền chung (bus) Đường truyền chính được giới hạn hai đầu bằng hai đầu nối đặc biệt gọi là terminator Mỗi trạm được nối với trục chính qua một đầu nối chữ T (Tconnector) hoặc một thiết bị thu phát (transceiver) Kiến trúc mạng Bus được mô tả qua hình sau:

Trang 8

Hình 2 Kiến trúc mạng BUS

5.2 Kiến trúc mạng Ring

Trên mạng hình vòng tín hiệu được truyền đi trên vòng theo một chiều duy nhất Mỗi trạm của mạng được nối với vòng qua một bộ chuyển tiếp (repeater) do đó cần có giao thức điều khiển việc cấp phát quyền được truyền dữ liệu trên vòng mạng cho trạm

có nhu cầu Sơ đồ sau đây mô phỏng hoạt động của mạng Ring

Hình 3 Mô hìng mạng vòng (Ring)

Để tận dụng hiệu suất của đường truyền trong trường hợp 1 nút có thời gian truyền dữ liệu nhưng bản thân nút đó không có dữ liệu để truyền đi Khi đó thời gian “chết” để chờ đợi quá trình truyền tin là đáng kể với hệ thống mạng lớn, trong trường hợp này kiến trúc mạng dạng này sẽ chèn thêm 1 thẻ bài Token Thẻ bài này có nhiệm vụ đánh dấu quyền điều khiển đường truyền thuộc về nút đang giữ thẻ bài, 1 nút sẽ phát tín hiệu

Trang 9

truyền tin khi nó có được thẻ bài nằm tại nút đó Khi đó mạng được gọi với cái tên mới

là mạng Token Ring

5.3 Kiến trúc mạng Star

Mạng dạng hình sao bao gồm một bộ kết nối trung tâm và các nút Các nút này là các trạm đầu cuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng Bộ kết nối trung tâm của mạng điều phối mọi hoạt động trong mạng Mạng dạng hình sao cho phép nối các máy tính vào một bộ tập trung (Hub) bằng cáp, giải pháp này cho phép nối trực tiếp máy tính với Hub không cần thông qua trục bus, tránh được các yếu tố gây ngưng trệ mạng Ưu điểm: kiến trúc star cung cấp tài nguyên và chế độ quản lý tập trung Khi một đoạn cáp bị hỏng thì chỉ ảnh hưởng đến máy dùng đoạn cáp đó, mạng vẫn hoạt động bình thường Kiến trúc này cho phép chúng ta có thể mở rộng hoặc thu hẹp mạng một cách dễ dàng

Khuyết điểm: do mỗi máy tính đều phải nối vào một trung tâm điểm nên kiến trúc này đòi hỏi nhiều cáp và phải tính toán vị trí đặt thiết bị trung tâm Khi thiết bị trung tâm điểm bị hỏng thì toàn bộ hệ thống mạng cũng ngừng hoạt động

Hình 4 Mô hình mạng hình sao (Star)

5.4 Đặc điểm các kiến trúc mạng

Mỗi kiến trúc mạng đều có ưu, nhược điểm riêng do đó, công việc của quản trị viên là cần tìm ra mô hình thích hợp triển khai, cài đặt mạng cho đơn vị phù hợp Mỗi kiến trúc mạng ở trên đều có đặc điểm riêng biệt được liệt kê ở các đặc điểm như sau:

Trang 10

 Bus: Đơn giản

 Ring: Đòi hỏi thiết bị tương đối phức tạp Mặt khác việc đưa thông điệp đi trên tuyến là đơn giản, vì chỉ có 1 con đường, trạm phát chỉ cần biết địa chỉ của trạm nhận , các thông tin để dẫn đường khác thì không cần thiết

 Hình sao: Mạng sao được xem là khá phức tạp Các trạm được nối với thiết bị trung tâm và lần lượt hoạt động như thiết bị trung tâm hoặc nối được tới các dây dẫn truyền từ xa

5.4.3 Hiệu suất

 Bus: Rất tốt dưới tải thấp có thể giảm hiệu suất rất mau khi tải tăng

 Ring: Có hiệu quả trong trường hợp lượng lưu thông cao và khá ổn định nhờ sự tăng chậm thời gian trễ và sự xuống cấp so với các mạng khác

 Hình sao: Tốt cho trường hợp tải vừa tuy nhiên kích thước và khả năng , suy ra hiệu suất của mạng phụ thuộc trực tiếp vào sức mạnh của thiết bị trung tâm

5.4.4 Nguy cơ, rủi ro

 Bus: Một trạm bị hỏng không ảnh hưởng đến cả mạng Tuy nhiên mạng sẽ có nguy cơ bị tổn hại khi sự cố trên đường dây dẫn chính hoặc có vấn đề với tuyến Vấn đề trên rất khó xác định được lại rất dễ sửa chữa

Trang 11

 Ring: Một trạm bị hỏng có thể ảnh hưởng đến cả hệ thống vì các trạm phục thuộc vào nhau Tìm 1 repeater hỏng rất khó ,vả lại việc sửa chữa thẳng hay dùng mưu mẹo xác định điểm hỏng trên mạng có địa bàn rộng rất khó

 Hình sao: Độ tin cậy của hệ thống phụ thuộc vào thiết bị trung tâm, nếu bị hỏng thì mạng ngưng hoạt động Sự ngưng hoạt động tại thiết bị trung tâm thường ảnh hươdng đến toàn bộ hệ thống

6 Các thiết bị mạng

6.1 Card mạng

Đó là một card được cắm trực tiếp vào máy tính trên khe cắm mở rộng ISA hoặc PCI hoặc tích hợp vào bo mạch chủ PC Trên đó có các mạch điện giúp cho việc tiếp nhận (receiver) hoặc/và phát (transmitter) tín hiệu lên mạng Người ta thường dùng từ tranceiver để chỉ thiết bị (mạch) có cả hai chức năng thu và phát Card mạng được coi

là một thiết bị hoạt động ở lớp 2 của mô hình OSI Mỗi card mạng có chứa một địa chỉ duy nhất là địa chỉ MAC - Media Access Control Card mạng điều khiển việc kết nối của máy tính vào các phưong tiện truyền dẫn trên mạng

Hình 5 Card mạng

6.2 Bộ lặp Repeater

Repeater là loại thiết bị phần cứng đơn giản nhất trong các thiết bị liên kết mạng, nó được hoạt động trong tầng vật lý của mô hình OSI Khi Repeater nhận được một tín hiệu từ một phía của mạng thì nó sẽ phát tiếp vào phía kia của mạng

Trang 12

Repeater không có xử lý tín hiệu mà nó có chức năng loại bỏ các tín hiệu méo, nhiễu, khuếch đại tín hiệu đã bị suy hao (vì đã được phát với khoảng cách xa) và khôi phục lại tín hiệu ban đầu Việc sử dụng Repeater đã làm tăng thêm chiều dài của mạng Chú ý rằng, Repeater không thay đổi nội dung các tín hiện đi qua nên nó chỉ được dùng để nối hai mạng có cùng giao thức truyền thông (như hai mạng Ethernet hay hai mạng Token ring) và không thể nối hai mạng có giao thức truyền thông khác nhau Thêm nữa Repeater không làm thay đổi khối lượng chuyển vận trên mạng nên việc sử dụng không tính toán nó trên mạng lớn sẽ hạn chế hiệu năng của mạng

6.3 Hub

Hub là một trong những yếu tố quan trọng nhất của LAN, đây là điểm kết nối dây trung tâm của mạng, tất cả các trạm trên mạng LAN được kết nối thông qua Hub Hub thường được dùng để nối mạng, thông qua những đầu cắm của nó người ta liên kết với các máy tính dưới dạng hình sao Một hub thông thường có nhiều cổng nối với người sử dụng để gắn máy tính và các thiết bị ngoại vi Mỗi cổng hỗ trợ một bộ kết nối dùng cặp dây xoắn 10BASET từ mỗi trạm của mạng.  Khi tín hiệu được truyền từ một trạm tới hub, nó được lặp lại trên khắp các cổng khác của Các hub thông minh có thể định dạng, kiểm tra, cho phép hoặc không cho phép bởi người điều hành mạng từ trung tâm quản lý hub  

Để phân loại theo khả năng xử lý thì người ta phân ra làm 3 loại Hub như sau:

 Hub bị động (Passive Hub) : Hub bị động không chứa các linh kiện điện tử  và cũng không xử lý các tín hiệu dữ liệu, nó có chức năng duy nhất là tổ hợp các tín hiệu từ một số đoạn cáp mạng  

 Hub chủ động (Active Hub) : Hub chủ động có các linh kiện điện tử có thể khuếch đại và xử lý các tín hiệu điện tử truyền giữa các thiết bị của mạng Quá trình xử lý tín hiệu được gọi là tái sinh tín hiệu, nó làm cho tín hiệu trở nên tốt hơn, ít nhạy cảm với lỗi do vậy khoảng cách giữa các thiết bị có thể tăng lên Tuy nhiên những ưu điểm đó cũng kéo theo giá thành của Hub chủ

Trang 13

động cao hơn nhiều so với Hub bị động Các mạng Token ring có xu hướng dùng Hub chủ động  

 Hub thông minh (Smart Hub): là thiết bị có các linh kiện diện tử, có khả năng xử

lý tín hiệu, ghép nối các loại tín hiệu trên giao diện chung Smart Hub cho phép mở rộng khả năng kết nối của các thiết bị điện tử với các loại tín hiệu khác nhau

Nó có thể hoạt động như bộ tìm đường hoặc cầu nối, về mặt giá thành do cần có nhiều linh kiện để xử lý các chức năng tích hợp nên các Hub thông minh thường

có giá thành cao hơn so với các Hub còn lại

Hình sau đây minh họa thiết bị Hub nói chung, còn để phân biệt vào loại Hub nào người ta căn cứ vào chức năng hoạt động của thiết bị Hub đó

Hình 6 Thiết bị trung tâm HUB

6.4 Bridge

Bridge là một thiết bị có xử lý dùng để nối hai mạng giống nhau hoặc khác nhau, nó

có thể được dùng với các mạng có các giao thức khác nhau Cầu nối hoạt động trên tầng liên kết dữ liệu nên không như bộ tiếp sức phải phát lại tất cả những gì nó nhận được thì cầu nối đọc được các gói tin của tầng liên kết dữ liệu trong mô hình OSI và xử

lý chúng trước khi quyết định có chuyển đi hay không Khi nhận được các gói tin Bridge chọn lọc và chỉ chuyển những gói tin mà nó thấy cần thiết Điều này làm cho Bridge trở nên có ích khi nối một vài mạng với nhau và cho phép nó hoạt động một cách mềm dẻo

Để thực hiện được điều này trong Bridge ở mỗi đầu kết nối có một bảng các địa chỉ các trạm được kết nối vào phía đó, khi hoạt động cầu nối xem xét mỗi gói tin nó nhận

Trang 14

được bằng cách đọc địa chỉ của nơi gửi và nhận và dựa trên bảng địa chỉ phía nhận được gói tin nó quyết định gửi gói tin hay không và bổ xung bảng địa chỉ

Người ta sử dụng Bridge trong các trường hợp sau :

o Mở rộng mạng hiện tại khi đã đạt tới khoảng cách tối đa do Bridge sau khi sử

lý gói tin đã phát lại gói tin trên phần mạng còn lại nên tín hiệu tốt hơn bộ khuyếch đại tín hiệu

o Giảm bớt tắc nghẽn mạng khi có quá nhiều trạm bằng cách sử dụng Bridge, khi đó chúng ta chia mạng ra thành nhiều phần bằng các Bridge, các gói tin trong nội bộ tùng phần mạng sẽ không được phép qua phần mạng khác

o Để nối các mạng có giao thức khác nhau

6.5 Switch

Là các bộ chuyển mạch thực sự Khác với HUB thông thường, thay vì chuyển một tín hiệu đến từ một cổng cho tất cả các cổng, nó chỉ chuyển tín hiệu đến cổng có trạm đích Do vậy Switch là một thiết bị quan trọng trong các mạng cục bộ lớn dùng để phân đoạn mạng Nhờ có switch mà đụng độ trên mạng giảm hẳn Ngày nay switch là các thiết bị mạng quan trọng cho phép tuỳ biến trên mạng chẳng hạn lập mạng ảo VLAN Các Switch hỗ trợ VLAN thường được cấu hình qua giao diện Web, tuy vậy một số Switch đặc biệt có thể được cài đặt cả hệ điều hành riêng và hoạt động thông qua tập lệnh cấu hình Switch, các Switch này có đặc điểm quản lý hệ thống mạng tốt hơn và đa năng hơn so với các thế hệ Switch còn lại

Hiện nay có hai loại Bridge đang được sử dụng là Bridge vận chuyển và Bridge biên dịch Bridge vận chuyển dùng để nối hai mạng cục bộ cùng sử dụng một giao thức truyền thông của tầng liên kết dữ liệu, tuy nhiên mỗi mạng có thể sử dụng loại dây nối khác nhau Bridge vận chuyển không có khả năng thay đổi cấu trúc các gói tin mà nó nhận được mà chỉ quan tâm tới việc xem xét và chuyển vận gói tin đó đi Bridge biên dịch dùng để nối hai mạng cục bộ có giao thức khác nhau nó có khả năng chuyển một gói tin thuộc mạng này sang gói tin thuộc mạng kia trước khi chuyển qua

Trang 15

Hình 7 Thiết bị tập trung Switch

6.6 Router

Router là một thiết bị dùng để ghép nối các mạng cục bộ với nhau thành mạng rộng Router thực sự là một máy tính làm nhiệm vụ chọn đường cho các gói tin hướng ra ngoài Router độc lập về phần cứng và có thể dùng trên các mạng chạy giao thức khác nhau

Khác với Bridge hoạt động trên tầng liên kết dữ liệu nên Bridge phải xử lý mọi gói tin trên đường truyền thì Router có địa chỉ riêng biệt và nó chỉ tiếp nhận và xử lý các gói tin gửi đến nó mà thôi Khi một trạm muốn gửi gói tin qua Router thì nó phải gửi gói tin với địa chỉ trực tiếp của Router (Trong gói tin đó phải chứa các thông tin khác về đích đến) và khi gói tin đến Router thì Router mới xử lý và gửi tiếp

Hình 8 Bộ định tuyến Router

6.7 Cáp mạng

Để ghép nối các thiết bị mạng lại với nhau có nhiều phương pháp và nhiều thiết bị kết nối khác nhau, trong đó các phương tiện truyền dẫn là rất đa dạng để phù hợp với

Trang 16

kiến trúc mạng, với phân bố địa lý, khoảng cách truyền tin giữa các nút mạng… Trong mục này, chúng ta sẽ tìm hiểu một số các loại dây cáp mạng thông dụng, được sử dụng phổ biến trên thị trường

6.7.1 Cáp đồng trục

Là cáp mà hai dây của nó có lõi lồng nhau, lõi ngoài là lưới kim loại , Khả năng chống nhiễu rất tốt nên có thể sử dụng với chiều dài từ vài trăm met đến vài km Có hai loại được dùng nhiều là loại có trở kháng 50 Ωvà loại có trở kháng 75 Ω

Băng thông của cáp này còn phụ thuộc vào chiều dài của cáp Với khoảng cách1 km

có thể đạt tốc độ truyền từ 1– 2 Gbps Cáp đồng trục băng tần cơ sở thường dùng cho các mạng cục bộ Có thể nối cáp bằng các đầu nối theo chuẩn BNC có hình chữ T Ở Việt Nam người ta hay gọi cáp này là cáp gầy do dịch từ tên trong tiếng Anh là ‘Thin Ethernet” Một loại cáp khác có tên là “Thick Ethernet” mà ta gọi là cáp béo Loại này thường có màu vàng Người ta không nối cáp bằng các đầu nối chữ T như cáp gầy mà nối qua các kẹp bấm vào dây Cứ 2m5 lại có đánh dấu để nối dây (nếu cần) Từ kẹp đó người ta gắn các tranceiver rồi nối vào máy tính

Hình 9 Cáp dây đồng trục

6.7.2 Cáp xoắn đôi

Cáp đôi dây xoắn là cáp gồm hai dây đồng xoắn để tránh gây nhiễu cho các đôi dây khác, có thể kéo dài tới vài km mà không cần khuyếch đại Giải tần trên cáp dây xoắn đạt khoảng 300–4000Hz, tốc độ truyền đạt vài kbps đến vài Mbps Cáp xoắn có hai loại:

Trang 17

Loại có bọc kim loại để tăng cường chống nhiễu gọi là STP (Shield Twisted Pair) Loại này trong vỏ bọc kim có thể có nhiều đôi dây Về lý thuyết thì tốc độ truyền có thể đạt

500 Mb/s nhưng thực tế thấp hơn rất nhiều (chỉ đạt 155 Mbps với cáp dài 100 m)

Loại không bọc kim gọi là UTP (UnShield Twisted Pair), chất lượng kém hơn STP nhưng rất rẻ Cap UTP được chia làm 6 hạng được ký hiệu bằng từ khóa CAT (Categories) tuỳ theo tốc độ truyền Cáp loại 3 dùng cho điện thoại Cáp loại 5 có thể truyền với tốc độ 100Mb/s rất hay dùng trong các mạng cục bộ vì vừa rẻ vừa tiện sử dụng Cáp này có 4 đôi dây xoắn nằm trong cùng một vỏ bọc

Hình 10 Cáp xoắn đôi UTP và STP

6.7.3 Cáp quang

Được sử dụng chủ yếu trong việc liên kết các mạng ở khoảng cách rất xa, về mặt

lý thuyết khoảng cách đạt được có thể lên đến hàng trăm km do cáp quang sử dụng xung ánh sáng để truyền tin thay cho xung điện từ Cáp quang dùng để truyền các xung ánh sáng trong lòng một sợi thuỷ tinh phản xạ toàn phần Môi trường cáp quang rất lý tưởng vì:

 Xung ánh sáng có thể đi hàng trăm km mà không giảm cuờng độ sáng - Dải thông rất cao vì tần số ánh sáng dùng đối với cáp quang cỡ khoảng 1014 –1016

 An toàn và bí mật, không bị nhiễu điện từ

Cáp quang cũng có hai loại

Trang 18

 Loại đa mode (multimode fiber): khi góc tới thành dây dẫn lớn đến một mức nào đó thì có hiện tượng phản xạ toàn phần Các cáp đa mode có đường kính khoảng 50 µ, cáp quang đa mode có thể cho phép truyền xa tới hàng trăm km mà không cần phải khuyếch đại

 Loại đơn mode (singlemode fiber): khi đường kính dây dẫn bằng bước sóng thì cáp quang giống như một ống dẫn sóng, không có hiện tượng phản xạ nhưng chỉ cho một tia đi Loại này có đường kính khoản 8µm và phải dung diode laser

Hình 11 Cáp quang loại đơn mode và đa mode

6.8 Jack nối và chuẩn kết nối

Mạng cục bộ LAN được kết nối theo tiêu chuẩn IEEE 802.3, trong đó người ta phân ra làm một số kiểu cụ thể thuộc chuẩn này Mỗi kiểu có đặc điểm riêng về thiết bị kết nối, mô hình mạng kết nối, phạm vị, tốc độ và số lượng thiết bị kết nối Bảng thông số sau đây sẽ liệt kê một số đặc điểm trong các kiểu kết nối theo chuẩn IEEE 802.3

Loại cáp sử dụng Cáp đồng trục Cáp đồng trục Cáp xoắn đôi

Trang 19

Độ dài cáp 500m/ segment 185 m/segment 100m tính từ thiết

bị trung tâm Số nút mạng 100 host/segment 30 host/segment Số cổng của thiết

bị tập trung

Kiểu 10BASE 5

Là chuẩn CSMA/CD có tốc độ 10Mb và bán kính 500 m Kiểu này dùng cáp đồng trục loại thick ethernet với tranceiver Có thể kết nối vào mạng khoảng 100 máy

Hình 12 Sơ đồ kết nối mạng theo chuẩn 10BASE 5

Tranceiver là thiết bị nối giữa card mạng và đường truyền, đóng vai trò là bộ thu-phát Kiểu 10BASE2

Là chuẩn CSMA/CD có tốc độ 10Mb và bán kính 200 m Kiểu này dùng cáp đồng trục loại thin ethernet với đầu nối BNC Có thể kết nối vào mạng khoảng 30 máy

Trang 20

Hình 13 Kết nối mạng theo chuẩn 10BASE 2

Kiểu 10BASE-T

Đây là kiểu kết nối mạng phổ biến hiện nay, là kiểu nối dùng HUB có các ổ nối kiểu RJ45 cho các cáp UTP Ta có thể mở rộng mạng bằng cách tăng số HUB, nhưng cũng không được tăng quá nhiều tầng vì hoạt động của mạng sẽ kém hiệu quả nếu độ trễ quá lớn Hiện nay mô hình phiên bản 100BASE-T, 1000BASE-T bắt đầu được sử dụng nhiều, tốc độ đạt tới 100 Mbps, 1000Mbps

Hình 14 Kết nối mạng theo chuẩn 10BASE-T

Trang 21

 Jack nối RJ45 là loại Jack cắm gồm có 8 chân để kết nối giữa các thiết bị mạng trong chuẩn 10BASE-T, trong đó theo chuẩn IEEE 802.3 quy ước rằng:

 Chân số 1,2 được sử dụng để phát tín hiệu

 Chân số 3,6 được sử dụng để nhận tín hiệu

 Các chân số 4,5,7,8 được sử dụng trong trường hợp dự phòng

Hình 15 Jack nối RJ45 và phân bố chân nối

Với số lượng chân dự phòng là 4 và số sợi dây kết nối trong cáp UTP (STP) là 8 dây nên về mặt kết nối vật lý ta sẽ có một tổ hợp khá lớn các cách kết nối dây mạng với các chân số 1,2,3,6 Vì vậy để thống nhất chung trong việc kết nối mạng, tránh việc đấu nối tùy tiện người ta đã quy ước ra 2 loại chuẩn kết nối chung được ký hiệu là T-568A và T-568B Các chuẩn kết nối này dựa trên 2 quy tắc cơ bản sau:

 Sử dụng dây theo quy tắc Trắng – Màu, đan xen

 Sử dụng cặp Trắng-Xanh lá, Trắng-Da cam để thu và phát tín hiệu

 2 cặp còn lại dự phòng theo nguyên tắc; chân số 4, 5 là cặp Xanh dương, chân số 7,8 là cặp Nâu

Hình vẽ sau đây cho ta thấy quy tắc đánh số dây dẫn theo chuẩn T-568A và T-568B

Trang 22

Hình 16 Sơ đồ phân bố dây cắm chuẩn T568A và T568B

Như vậy qua bài học này các anh/chị đã nắm được các khái niệm cơ bản trong mạng máy tính

và biết cách sử dụng các thiết bị mạng phù hợp với kiến trúc mạng Bên cạnh đó các thông số kỹ thuật cơ bản cũng đáng lưu tâm khi chúng ta cần triển khai một hệ thống mạng cục bộ

Chúc các anh/chị học tập tốt

Trang 23

Quản trị Mạng – Bài 2: Địa chỉ IP – Internet Protocol Trang 1

BÀI 2: ĐỊA CHỈ INTERNET PROTOCOL Sau khi học xong bài học này các anh/chị sẽ nắm được các vấn đề

 Mục tiêu phát triển địa chỉ Internet Protocol

 Phân phối địa chỉ IP

 Kiến trúc địa chỉ Ipv4 và ứng dụng

 Kiến trúc địa chỉ Ipv6, sơ lược cách định danh địa chỉ Ipv6

Đến năm 1981, TCP/IP phiên bản 4 mới hoàn tất và được phổ biến rộng rãi cho toàn bộ những máy tính sử dụng hệ điều hành UNIX Sau này Microsoft cũng đã đưa TCP/IP trở thành một trong những giao thức căn bản của hệ điều hành Windows 9x mà hiện nay đang sử dụng

Đến năm 1994, một bản thảo của phiên bản IPv6 được hình thành với sự cộng tác của nhiều nhà khoa học thuộc các tổ chức Internet trên thế giới để cải tiến những hạn chế của IPv4

Khác với mô hình ISO/OSI tầng liên mạng sử dụng giao thức kết nối mạng "không liên kết" (connectionless) IP, tạo thành hạt nhân hoạt động của Internet Cùng với các thuật toán định tuyến RIP, OSPF, BGP, tầng liên mạng IP cho phép kết nối một cách mềm dẻo và linh hoạt các loại mạng "vật lý" khác nhau như: Ethernet, Token Ring , X.25

Trang 24

Ban đầu, địa chỉ IP được giám sát chỉ định quản lý bởi cơ quan IANA ( Internet Assigned Number Authority) năm 1998 Ngày 1.1.1999 cơ quan IANA chuyển giao các chức năng quản lý tên miền và địa chỉ IP cho ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers).ICANN sẽ chịu trách nhiệm cung cấp các địa chỉ IP cho các cơ quan đăng ký Internet khu vực.Một số địa chỉ cơ quan Internet khu vực hiện nay gồm có:

AfriNIC: Trung tâm mạng lưới Châu Phi

ARIN: Mỹ, Canada và các nước Caribean

APNIC: Châu Á thái bình dương

LACNIC: Khu vực Mỹ Latin

RIPE NCC: Các nước Châu Âu, Trung Á, Trung Đông

1.2 Phân phối địa chỉ IP

Như ta đã biết họ giap thức TCP/IP đã trở thành họ giao thức phổ biến nhất ngày nay trên môi trường Internet Để giao tiếp được các máy tính với nhau trên môi trường Internet, các máy tính cần phải có địa chỉ IP Tuy nhiên ICANN là đơn vị quản lý số hiệu trên toàn thế giới vì thế việc phân phối địa chỉ IP đến tận tay người dùng là khó thực hiện được do số lượng các máy tính và các thiết bị trên thế giới rất lớn Do vậy, theo quy ước tại các Châu lục sẽ thành lập các đơn vị quản lý số và tài nguyên Internet chung Danh sách các đơn vị này được liệt kê trong phần 1.1 Từ đây theo nguyên lý phân cấp theo dạng “chia để trị” các đơn vị phân phối cấp Châu lục sẽ chỉ phân phối lại nguồn tài nguyên số thông qua các đơn vị phân phối cấp quốc gia Ở Việt Nam, việc cấp phát và quản lý số hiệu mạng được thực hiện bởi Trung tâm Internet Việt nam (VNNIC) Các số hiệu mạng do VNNIC cấp sẽ thuộc vào nhóm các số hiệu mạng do APNIC quản lý Nguồn tài nguyên tiếp tục được phân phối qua kênh trung gian nữa trước khi được phân phối đến người dùng, các đơn vị này là các doanh nghiệp cung cấp dịch vụ Internet - ISP (Internet Services Provider) Cuối cùng, người dùng đầu cuối sẽ đăng ký với các nhà cung cấp dịch vụ Internet bằng các hình thức thuê bao theo các chính sách, gói cước dịch vụ do các ISP đưa ra để có thể kết nối thiết bị của mình

Trang 25

vào Internet Hình sau đây sẽ mô phỏng kênh phân phối các nguồn tài nguyên này từ IANA đến tận người dùng đầu cuối

Hình 1 Sơ đồ phân phối địa chỉ Internet

Qua sơ đồ trên chúng ta còn nhận thấy một ưu điểm khác của việc phân phối địa chỉ

IP đó là khả năng truy vấn định vị các thiết bị truy cập một cách nhanh chóng dựa trên cách phân phối địa chỉ IP phân cấp Từ một địa chỉ IP gốc ta có thể truy vấn ngay đến Châu lục rồi đến quốc gia đến nhà cung cấp dịch vụ và sẽ định vị địa chỉ của IP đó chỉ thông qua một vài thao tác duyệt thay vì phải tìm kiếm địa chỉ này trên toàn thế giới Đây cũng là đặc điểm nổi bật làm cho bộ giao thức TCP/IP ngày càng trở nên phổ biến

1.3 Địa chỉ IPv4

1.3.1 Cấu trúc địa chỉ IPv4

Địa chỉ IP (IPv4) có độ dài 32 bit và được tách thành 4 vùng, mỗi vùng (mỗi vùng 1 byte) được gọi là một octec thường được biểu diễn dưới dạng thập phân và được cách nhau

bởi dấu chấm “.”

Cấu trúc chung có dạng: octet1.octet2.octet3.octet4

IANA

AfriNICARINAPNIC VN NIC

FPT

END USEREND USER

VIETTEL

END USEREND USER

VNPT

END USEREND USERCMC END USERLACNIC

RIPE NCC

Trang 26

Hay biểu diễn ở dạng thập phân cụ thể như sau: 203.162.1.12

Trong đó cấu trúc chung của địa chỉ Ipv4 đều gồm 3 phần như sau:

Class Bit: bit dùng để nhận diện lớp mạng

Network ID: địa chỉ mạng

Host ID: Địa chỉ của máy

Ví dụ: ta có địa chi 203.162.1.12, được biểu diễn dạng nhị phân như sau:

110 01011 10100010.00000001.00001100 Khi đó:

 3 bit đầu tiên: 110 được sử dụng làm class bit để nhận diện lớp mạng

 21 bit tiếp theo: được sử dụng làm NetID dùng để định danh mạng của địa chỉ này

 8 bit cuối cùng: được sử dụng làm HostID dùng để định danh thiết bị trong mạng mà

có NetID là 21 bit trên

Để đơn giản, ta có thể so sánh địa chỉ IP tương tự như số điện thoại Cấu trúc của số điện thoại đầy đủ sẽ bao gồm các phần như: Mã quốc gia – Mã vùng – số máy thuê bao Khi

đó ta chỉ cần nhìn vào số điện thoại có thể xác định quốc gia, vùng miền mà số máy ta định gọi tới thay vì phải tra cứu toàn bộ số điện thoại trên toàn thế giới Hãy xem lại ví dụ sau

Trang 27

1.3.2 Phân loại địa chỉ IPv4

Địa chỉ Ipv4 được chia thành 5 lớp sử dụng các chữ cái đầu A, B, C, D, E để phân loại Trong đó có 3 lớp A, B và C được sử dụng để cấp phát trong các ứng dụng Internet phổ biến, lớp D được sử dụng trong công nghệ Multicast còn lớp E được sử dụng cho dự phòng

và các công việc nghiên cứu khác Toàn bộ phần class bit được đặt trong octet đầu tiên do vậy việc xác định địa chỉ IP thuộc lớp nào thì ta chỉ cần quan tâm đến octet đầu tiên là có thể xác định được Theo cấu trúc của địa chỉ IP mà người ta phân loại chúng thành các lớp trên, việc phân loại dựa trên tỷ lệ phân bố giữa NetID và HostID của địa chỉ các lớp Tỷ lệ này sẽ ảnh hưởng đến số lượng mạng và số lượng thiết bị kết nối trong một mạng mà ta sẽ tìm hiểu ngay sau đây

1.3.2.1 Lớp A

Địa chỉ IP lớp A có cấu trúc phân bố như sau:

0 Net ID ( 1 byte) Host ID (3 bytes)

Class bit: quy ước 0

Số Net = 27 = 128 mạng

Số Host = 224 – 2 = 16.777.214 máy

1.3.2.2 Lớp B

1 0 Net ID ( 2 bytes) Host ID (2 bytes)

Số Net = 214 = 16.382 mạng

Số Host = 216 – 2 = 65.534 máy

1.3.2.3 Lớp C

Số Net = 221 = 2.097.150 mạng

Trang 28

Số Host = 28 – 2 = 254 máy

Công thức tính số mạng và số máy của 1 dải địa chỉ IP được biểu diễn như sau

Số mạng (Số Net) = 2n trong đó n: số bit được sử dụng để làm NetID

Số máy (Số Host) = 2m – 2 trong đó m: số bit được sử dụng làm HostID, nhưng do mỗi dải địa chỉ IP đều có 2 địa chỉ đặc biệt để sử dụng cho mục đích khác, các địa chỉ này không được sử dụng đặt làm địa chỉ IP của các nút mạng Trong phần sau của bài học chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết hơn về các loại địa chỉ IP đặc biệt này

1.3.2.4 Dải địa chỉ khả dụng

Địa chỉ IP khi biểu diễn ở dạng nhị phân sẽ khiến người sử dụng khó nhớ hơn, vì vậy trong các tài liệu, địa chỉ Ipv4 đều được quy đổi về dạng thập phân để dễ nhớ và rút gọn hơn Với phân bố class bit thì việc nhận diện ra các địa chỉ IP thuộc lớp nào ta xem xét trong phần class bit của địa chỉ IP đó Theo phép quy đổi giữa các hệ số, ta có được dải địa chỉ IP khả dụng của các lớp như sau Ở đây, ta chỉ xét các lớp A, B, C là các lớp có dải IP đang được ứng dụng:

Lớp A: 1.x.x.x – 126.x.x.x Dải địa chỉ khả dụng: 1.0.0.0 – 126.255.255.255

Lớp B: 128.x.x.x – 191.x.x.x Dải địa chỉ khả dụng: 128.0.0.0 – 191.255.255.255

Lớp C: 192.x.x.x – 223.x.x.x Dải địa chỉ khả dụng: 192.0.0.0 – 223.255.255.255

Lớp D: 224.x.x.x – 239.x.x.x Dải địa chỉ khả dụng: 224.0.0.0 – 239.255.255.255

Lớp E: 240.x.x.x – 255.x.x.x Phần còn lại

Như vậy ta có thể nhận biết được một địa chỉ IP thuộc lớp nào với việc chỉ quan tâm đến octet đầu tiên của địa chỉ đó rồi đối chiếu với dải địa chỉ IP khả dụng trên.Lưu ý rằng, hãy ghi nhớ cấu trúc phân bố NetID và HostID của các lớp địa chỉ này, vì đây là cơ sở để xem xét các máy tính có cùng thuộc một mạng hay không

Trong việc xét các máy tính có cùng một mạng hay không người ta sẽ xem xét theo

quy tắc: “Các máy tính có cùng NetID thì liên lạc được với nhau”

Ta hãy xét ví dụ sau đây, giả sử ta có 4 máy tính được cấp phát các địa chỉ IP như sau:

MT1: 10.0.0.2

MT2: 11.0.0.2

Trang 29

MT3: 10.0.1.2

MT4: 192.168.1.1

Nhận xét rằng trong 4 máy trên thì có 3 máy thuộc địa chỉ lớp A do có octet1 nằm trong khoảng [1, 126], máy thứ 4 có địa chỉ IP lớp C do octet1 là 192, nằm trong khoảng [192, 223] nên ta có thể kết luận ngay, máy thứ 4 không cùng mạng với 3 máy trên

Tuy nhiên xét 3 máy còn lại ta lại nhận thấy rằng, máy số 2 có octet1 là 11 khác với

2 máy còn lại có octet1 là 10 do vậy máy số 2 có NetID khác với máy số 1 và máy số 3, chính vì vậy máy số 2 cũng không thuộc cùng mạng cục bộ hay nói cách khác máy số 2 không làm việc với 2 máy số 1 và máy số 3

Kết luận: Máy số 1 và máy số 3 là thuộc cùng 1 mạng và làm việc được với nhau

1.3.3 Một số địa chỉ IPv4 đặc biệt

Như đã đề cập ở trên, địa chỉ Ipv4 tồn tại một số dải địa chỉ IP đặc biệt, các địa chỉ này không được sử dụng để làm địa chỉ cho các nút mạng, chúng được sử dụng trong một số mục đích khác Cụ thể ta có được một số dải địa chỉ Ipv4 đặc biệt như sau:

 Địa chỉ IP loopback: hay còn gọi là địa chỉ IP quay vòng Thông thường khi một ứng dụng sử dụng giao thức TCP/IP muốn truyền dữ liệu, dữ liệu đó sẽ phải chuyển xuống tầng IP để thực hiện đóng gói thành một IP packet Sau đó IP packet này sẽ được chuyển xuống tầng Liên kết dữ liệu của các thiết bị vật lý để truyền xuống đường truyền theo địa chỉ đích Tuy nhiên nếu một gói tin IP packet được gửi cho địa chỉ loopback, nó được thực hiện “quay vòng” ngay tại tầng IP thay vì việc phải gửi gói tin đó xuống tầng Liên kết dữ liệu và biến đổi tín hiệu tại tầng vật lý Địa chỉ loopback được thiết kế để kiểm thử cài đặt giao thức TCP/IP khi đóng vài trò là một Host trên mạng hay nói cách khác là nó thường được sử dụng để viết các ứng dụng phần mềm giả lập Server mà sử dụng bộ giao thức TCP/IP (ví dụ như Web Server) Dải địa chỉ

loopback từ: 127.0.0.0 – 127.255.255.255

 Địa chỉ NetID hay còn được gọi là Network prefix – tiền tố mạng, địa chỉ này được sử dụng để định danh một mạng nơi có các host hoặc các nút mạng khác được định

Trang 30

vị Các mạng khác nhau sẽ có NetID khác nhau, các máy trong cùng mạng sẽ có cùng NetID (đã thực hiện ở ví dụ trên) Địa chỉ NetID có cấu trúc là loại địa chỉ IP mà trong

đó vùng HostID của nó bao gồm toàn bit 0

Ví dụ: 10.0.0.2 NetID sẽ là: 10.0.0.0

192.168.1.1 NetID sẽ là: 192.168.1.0

 Địa chỉ broadcast hay còn được gọi là địa chỉ quảng bá Địa chỉ này cho phép một host có thể gửi thông tin đến toàn bộ hệ thống mạng thay vì phải thực hiện công việc gửi lần lượt cho từng nút mạng Khi một gói tin IP packet được gửi đến địa chỉ này,

nó sẽ được nhân bản và gửi đến toàn bộ các nút trong cùng NetID với địa chỉ quảng

bá đó Địa chỉ quảng bá được sử dụng trong việc gửi các thông điệp chung, các tín hiệu thăm dò như giao thức ARP, giao thức DHCP Địa chỉ broadcast có cấu trúc là loại địa chỉ IP mà trong đó vùng HostID bao gồm toàn bit 1

Ví dụ: 10.0.0.2 Broadcast sẽ là: 10.255.255.255

192.168.1.1 Broadcast sẽ là: 192.168.1.255;

1.3.4 Địa chỉ IP riêng và địa chỉ IP công cộng

Trong phần này chúng ta sẽ tìm hiểu khái niệm về địa chỉ Ip riêng và địa chỉ Ip công cộng Địa chỉ IP riêng hay còn gọi là địa chỉ Private IP là những địa chỉ IP được sử dụng cho các máy tính trong mạng cục bộ Thông thường một máy tính để kết nối được Internet, máy tính đó cần có địa chỉ IP Tuy nhiên do số lượng địa chỉ IP là hữu hạn, cụ thể đối với địa chỉ Ipv4 về mặt lý thuyết thì có tối đa là 232 = 4,294,967,296 địa chỉ, trên thực tế con số này nhỏ hơn rất nhiều nên nguồn tài nguyên IP cho các thiết bị kết nối Internet là hạn chế Để khắc phục nhược điểm này công nghệ NAT (Network Address Translation) ra đời nhằm chuyển đổi các địa chỉ IP sang một địa chỉ IP chung để có thể kết nối Internet Công nghệ NAT được dùng phổ biến trong Modem để cho phép kết nối giữa các máy tính trong cùng 1 mạng truy cập Internet sử dụng chung 1 địa chỉ IP, các máy trong mạng cục bộ sẽ là hoàn toàn ẩn danh với môi trường Internet Với cách giải quyết này không gian địa chỉ IP sẽ được tiết kiệm hơn, việc mở rộng mạng cục bộ cũng không ảnh hưởng đến nguồn tài nguyên IP

Trang 31

của thế giới Lúc này địa chỉ IP của mạng cục bộ được gọi là địa chỉ riêng, còn địa chỉ IP truy cập Internet được sử dụng chung được gọi là địa chỉ IP công cộng hay Public IP Sơ đồ sau sẽ mô tả chi tiết quá trình hoạt động của NAT và 2 loại địa chỉ này

Hình 2 Sơ đ ồ hoạ t đ ộ ng công nghệ NAT

Nhìn vào sơ đồ trên ta thấy các địa chỉ: 10.0.25.11; 10.0.25.12 và 10.0.25.13 là các địa chỉ IP riêng, chúng được đi qua một NAT Server để ánh xạ toàn bộ các địa chỉ riêng này sang một địa chỉ công cộng là 125.35.48.166 để kết nối tới Internet Để tránh việc trùng lặp địa chỉ IP giữa địa chỉ IP riêng và địa chỉ IP công cộng, các tổ chức quốc tế quy ước 3 dải địa chỉ sau được sử dụng là địa chỉ IP riêng và 3 dải địa chỉ này bao gồm

Trang 32

1.3.5 Phân chia mạng con (Subnet)

Khi một mạng máy tính mở rộng lên quá lớn, các vấn đề liên quan đến xung đột, băng thông và khả năng quản lý mạng sẽ trở nên khó khăn Ta hãy lấy ví dụ đơn giản như sau:

Giả sử ta có mạng máy tính sử dụng dải địa chỉ IP là 10.0.0.x Như vậy mạng này có thể lên tới tối đa 16 triệu host, vậy với phép tính đơn giản khi một nút mạng gửi 1MB dữ liệu vào địa chỉ quảng bá, lập tức trên mạng sẽ xuất hiện 1 x 16 triệu  16 triệu MB dữ liệu Kết quả là băng thông sẽ nghẽn vì mạng trở nên quá tải Nhược điểm thứ 2 cho thấy nếu người quản trị viên thực hiện các thao tác quản trị thông thường, anh ta sẽ phải duyệt đủ 16 triệu máy để cấu hình các yêu cầu của người dùng tại các máy Client Chính vì lý do đó người ta cần phân chia mạng thành các mạng nhỏ hơn theo mô hình phân cấp với kỹ thuật

“chia để trị” để tạo ra các mạng con nhỏ hơn

Kỹ thuật này được gọi là kỹ thuật Subnet Sơ đồ phân cấp mạng thường được thực hiện như sau:

Hình 3 Sơ đ ồ phân chia mạ ng con

Để chia mạng con, ta cần sử dụng thêm một giá trị đặc biệt nữa được gọi là mặt nạ mạng con – Subnetmask

Trang 33

1.3.5.1 Mặt nạ mạng con – Subnetmask

Tư tưởng của kỹ thuật phân chia mạng con là sử dụng một số lượng bit của vùng HostID để làm NetID Kỹ thuật này thực chất là “vay” số bit đang dư thừa ở vùng HostID để tăng lượng NetID lên tạo thành các mạng con – Subnet, các bit được mượn này được gọi

là các bit subnet Để thực hiện điều này, ta cần sử dụng thêm một giá trị đặc biệt được gọi

là Subnetmask – mặt nạ mạng con hay gọi tắt là mặt na mạng

Subnet mask là một dải 32 bit nhị phân đi kèm với một địa chỉ IP, được các host sử dụng để xác định địa chỉ mạng của địa chỉ IP này Để làm được điều đó, host sẽ đem địa chỉ

IP thực hiện phép tính AND từng bit một của địa chỉ với subnet mask của nó, kết quả host

sẽ thu được địa chỉ mạng tương ứng của địa chỉ IP

Nhìn vào ví dụ trên ta có thể nhận xét rằng Subnetmask có cấu trúc cơ bản như sau:

 Gồm 32 bit được chia làm 4 phần theo cấu trúc của địa chỉ IP

 Đặc điểm gồm các bit 1 đứng trước, bit 0 đứng sau

 Các bit 1 cho biết bit tương ứng của vùng địa chỉ IP được dùng làm NetID

 Các giá trị của Subnetmask có thể gồm:128,192,224,240,248,252,254,255

Đối với các mạng nhỏ, không có nhu cầu phân chia mạng thành các subnet thì có thể sử dụng các Subnetmask mặc định sau đây:

 Địa chỉ lớp A: 255.0.0.0

 Địa chỉ lớp B: 255.255.0.0

 Địa chỉ lớp C: 255.255.255.0

Trang 34

1.3.5.2 Phân chia mạng con với Subnetmask

Để hiểu được quy cách phân chia mạng con ta hãy xét ví dụ sau: Giả sử ta có 3 máy tính có địa chi như sau:

 Máy P2 và P3 làm việc được với nhau do có số lượng 25 bit đầu giống nhau

 Máy P1 và P3 làm việc được với nhau do 2 máy này sử dụng Subnetmask mặc định nghĩa là chỉ cần xét 24 bit đầu

Kết luận: Với cách phân chia mạng con Subnet ta đã thực hiện được phân tách 3 máy P1, P2 và P3 thành 3 mạng độc lập trong đó:

 P1 và P3 là 1 mạng

 P2 và P3 là 1 mạng

Trang 35

 P1 và P2 không cùng mạng và không liên kết được với nhau

1.4 Địa chỉ IPv6

Sự phát triển của công nghệ và sự bùng nổ nhanh chóng của các ứng dụng đòi hỏi mạng cho các công ty và tư, cho chính phủ Tiếp theo là cho cơ quan, trường học, cho các trung tâm nghiên cứu và hơn hết là cho toàn bộ người dùng nên đã xảy ra tình trạng thiếu hụt địa chỉ của IPv4 Cho đến nay nguồn tài nguyên Ipv4 chính thức cạn kệt nên các ứng dụng cần phải thay đổi công nghệ trên nền tảng địa chỉ mới, đó là địa chỉ Ipv6

Ngoài ra, IPv4 không xây dựng khái niệm về chất lượng dịch vụ QoS( Quality of Service ) với nỗ lực tốt nhất nó truyền phát gói tin, nhưng nó không đảm bảo gì từ các lớp trên, không giới hạn phần trăm các gói vận chuyển Trong khi đó, một số ứng dụng của Internet mới như dịch vụ truyền tiếng nói, hình ảnh tức thời đòi hỏi giao thức đảm độ trễ nhất định, nếu không một số dịch vụ Internet mới không thể thực hiện được

Với những lý do đó việc nâng cấp, chuyển đổi từ công nghệ Ipv4 sang Ipv6 của các ứng dụng là điều tất yếu

1.4.1 Kiến trúc chung của địa chi IPv6

Một số đặc điểm quan trọng nhất của IPv6 đó là số lượng địa chỉ tăng lên rất lớn từ

32 bits lên 128 bits, dài hơn 4 lần so với IPv4 Khả năng lý thuyết nó có thể cung cấp một không gian địa chỉ là 2128 địa chỉ( Khoảng 340 tỷ tỷ tỷ tỷ địa chỉ ) nhiều hơn không gian địa chỉ IPv4 là khoảng 8 tỷ tỷ tỷ lần

Đây là một địa chỉ không gian cực lớn với mục đích không chỉ dùng cho Internet mà còn áp dụng cho tất cả các mạng máy tính, hệ thống viễn thông, hệ thống điều khiển thậm chí còn cho vào nhiều vật dụng trong gia đình

Nếu dùng chế độ nhị phân hoặc chế độ thập phân chia điểm rất phức tạp Chính vì vậy các nhà thiết kế IPv6 quyết định dùng mã hexa cơ số 16 và dấu “ : “ để biếu thị, bằng cách viết 128 bits địa chỉ thành 8 nhóm, mỗi nhóm chia thành 2 byte Mỗi byte biểu diễn bằng hai số hệ 16 và dùng dấu “ : “ để ngăn cách giữa mỗi nhóm

Trang 36

 Địa chỉ đơn hướng ( Unicast Address )

 Địa chỉ đa hướng ( Multicast Address )

 Địa chỉ hướng bất kì ( Anycast Address )

1.4.2.1 Địa chỉ Unicast

Địa chỉ Unicast được định nghĩa như sau: một địa chỉ unicast xác định duy nhất 1 interface của 1 node IPv6 Một gói tin có đích đến là 1 địa chỉ unicast thì gói tin đó sẽ được chuyển đến 1 interface duy nhất có địa chỉ đó Dựa vào phạm vi liên kết mà người ta đưa ra một số loại địa chỉ Unicast như sau:

1 Global unicast addresses

2 Link local addresses

3 Site local addresses

4 Unique local IPv6 unicast addresses

Trang 37

 Global Unicast :Được xây dựng theo kiến trúc phân cấp rõ ràng Nhầm hỗ trợ cho các nhà cung cấp rõ ràng Nhằm hỗ trợ cho các nhà cung cấp dịch vụ hiện đang là các đầu mối kết nối Internet ( ISP ) và các nhà cung cấp dịch vụ mới có nhu cầu kết nối toàn cầu Cấu trúc của địa chỉ Global Unicast được mô phỏng như sau

Hình 4 C ấ u trúc đ ị a chỉ Global Unicast

Trong đó:

001: Ba bít đầu luôn có giá trị là 001(Prefix= 2000:: /3) Global Routing Prefix: gồm 45 bít Là địa chỉ được cung cấp cho công ty, cơ quan, hay một tổ chức nào đó khi đăng kí địa chỉ IPv6 toàn cầu ( public IP) Subnet ID: Gồm 16 bít, là địa chỉ do các tổ chức tự cấp

Interface ID: Gồm 64 bít, là địa chỉ của các interface trong subnet

 Link Local Unicast: Địa chỉ Link – Local chủ yếu là để thuận tiện cho việc lập địa chỉ các nút được nối với nhau trong cùng một môi trường vật lý Sử dụng địa chỉ Link-Local có thể hoàn thành công việc cung cấp đại chỉ tự động, phát hiện láng giềng…cũng có thể trong trường hợp không được phân phối địa chỉ chính thức, không

có tuyến nối vào, làm cho mạng trạm nội vùng vận hành tạm thời Địa chỉ Link Local Unicast bao gồm các địa chỉ dùng cho các host trong cùng 1 link và quy trình xác định các node (Neighbor Discovery Process) Qua đó các node trong cùng link cũng

có thể liên lạc với nhau (tương tự IPv4= 169.254.X.X) Phạm vi sử dụng của LLA là trong cùng 1 link( do vậy có thể trùng nhau ở link khác) Khi dùng HĐH Windows, LLA được cấp tự động như sau

Trang 38

Hình 5 Cấ u trúc đ ị a chỉ Link Local Address

64 bít đầu = FE80 là giá trị cố định(Prefix = FE80:: /64)

Interface ID = gồm 64 bít kết hợp cùng với địa chỉ MAC

 Side Local Unicast: loại địa chỉ này chỉ có phạm vi trong một Site chúng không được chọn đường trên toàn bộ mạng Internet mà chỉ dùng cho các chuyển đổi giữa hai trạm của một Site Ngoài ra mỗi Router không thể chuyển đổi gói tin có địa chỉ Site-Local (Bao gồm địa chỉ nguồn và địa chỉ đích ) ra ngoài Địa chỉ Site Local Unicast Sử dụng không gian địa chỉ FFEC::/10 để định dạng các giao diện, cho phép thực hiện các kết nối trong mạng cục bộ Cấu trúc địa chỉ Site local Unicast được phân bố như sau

Hình 6 Cấ u trúc SiteLocal Unicast

1111 1110 11: 10 bít đầu là giá trị cố định (Prefix= FEC0 /10) Subnet ID: gồm

54 bít dùng để xác định các subnet trong cùng site

Interface ID: Gồm 64 bít là địa chỉ của các interface trong subnet

 Đối với các tổ chức có nhiều Site, Prefix của SLA có thể bị trùng lặp Có thể thay thế SLA bằng ULA (RFC 4193), ULA là địa chỉ duy nhất của một Host trong hệ thống

có nhiều Site với cấu trúc

Trang 39

Địa chỉ multicast xác định nhiều interface của 1 node IPv6 Một gói tin có đích đến

là multicast thì gói tin đó được chuyển đến tất cả các interface có cùng địa chỉ multicast

Địa chỉ Multicast là công nghệ dùng để thay thế nhược điểm địa chỉ broadcast trong kiến trúc Ipv4 Về cơ chế truyền tin Multicast và Broadcast đều sử dụng cơ chế tương tự nhau, tuy nhiên khác với broadcast là địa chỉ chung cho toàn mạng, multicast là địa chỉ của một số nút mạng được người quản trị cấu hình và định sẵn trong hệ thống mạng của mình Khi đó một IPv6 Node có thể tiếp nhận tín hiệu của nhiều Multicast Address cùng lúc IPv6 Node có thể tham gia hoặc rời khỏi một IPv6 Multicast Address bất kỳ lúc nào.Cấu trúc của địa chỉ Multicast được phân bố như sau:

Cũng như địa chỉ Unicast, địa chỉ Multicast cũng phân loại ra làm các phạm vi như Link, Site Để nhận diện rằng địa chỉ Multicast này thuộc nhóm nào ta dựa vào cấu trúc của chúng cho trong danh sach dưới đây:

FF01::1 (địa chỉ multicast cho tất cả các node trong phạm vi các interface )

FF02::1 (địa chỉ multicast cho tất cả các node trong phạm vi 1 Link)

FF01::2 (địa chỉ multicast cho tất cả các router trong phạm vi các interface)

FF02::2 (địa chỉ multicast cho tất cả các router trong phạm vi 1 Link)

FF05::2 (địa chỉ multicast cho tất cả các router trong phạm vi 1 site)

Trang 40

1.4.2.3 Địa chỉ Anycast

Một địa chỉ anycast xác định nhiều interface của 1 node IPv6 Một gói tin có đích đến

là anycast thì gói tin đó sẽ được chuyển đến 1 interface gần nhất có cùng địa chỉ anycast

Trong giao thức IPv6 địa chỉ Anycast không có cấu trúc đặc biệt Nó nằm trong không gian địa chỉ Unicast Khi địa chỉ Unicast được gán nhiều hơn một giao diện nó trở thành địa chỉ Anycast Kiến trúc cơ bản của địa chỉ Anycast được cho như sau:

Trong cấu trúc bất kỳ một địa chỉ Anycast nào cũng có một tiền tố P dài nhất để xác định phạm vi mà dịa chỉ Anycast gán cho giao diện Trong trường hợp tiền tố P của địa chỉ Anycast tập hợp các giá trị 0 Khi đó giao diện được gán địa chỉ Anycast này không nằm trên cùng một vùng vì vậy mà phải khai báo trên các bảng đinh tuyến như mạng Golbal Unicast

Việc thiết kế địa chỉ Anycast làm cho việc định tuyến có hiệu quả hơn vì bản thân địa chỉ của nó có thể chi ra các chặng trung gian trên đường đi tới một nút nào đó hơn là có bộ định tuyến, xác định truyến Ngoài ra nó còn hỗ trợ cho các tổ chức cấu trúc mạng được chia theo cấu trúc phân lớp Tuy nhiên bên cạnh đó nó cũng có gói tin IPv6, chỉ được phép gián cho Router, không được phép gán cho Host

1.4.3 Cách gán địa chỉ cho Interface ID

Như vậy, để xác định địa chỉ IPv6 thuộc nhóm địa chỉ Unicast, Multicast hay Anycast chúng ta sẽ dựa vào các giá trị phân bố trong 64 bits đầu của địa chỉ IP đó 64 bits còn lại trong kiến trúc địa chỉ IPv6 được gọi là Interface ID, chúng được sử dụng để định danh giao diện mạng, là định danh của máy trong kiến trúc mạng đó Một địa chỉ Ipv6 đầy đủ sẽ gồm

2 phần

Tiêu đề	Mạng và thiết bị mạng
Trường học	Đại học Mở Hà Nội
Chuyên ngành	Quản trị mạng
Thể loại	Bài giảng

Định dạng
Số trang	197
Dung lượng	8,19 MB