Báo cáo Đề tài chương i nhóm 17 0

Mạng máy tính ban đầu được sử dụng để truyền dữ liệu qua đường dây điện thoại và bị hạn chế về mặt ứng dụng thương mại cũng nhưkhoa học.. Trong mạng máy tính phủ, các nút được liên kết ả

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÁO CÁO ĐỀ TÀI CHƯƠNG I NHÓM 17

Sinh viên thực hiện : Lê Trọng Đạt

: Phan Bá Sơn: Trần Đỗ Hoàng: Trần Minh Hiếu: Trần Văn SangGiảng viên hướng dẫn : Trần Trung

PHIẾU CHẤM ĐIỂM

Sinh viên thực hiện:

1 Trần Đỗ Hoàng TÌm nội dung phần 1

2 Lê Trọng Đạt Chia công việc, tổng hợp nội

dung

3 Trần Minh Hiếu Tìm nội dung phần 2

4 Phan Bá Sơn Tìm nội dung phần 2

5 Trần Văn Sang Tìm nội dung phần 1

Giáo viên chấm điểm:

Giáo viên 1

Giáo viên 2

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2

PHẦN I: CƠ BẢN VỀ MẠNG MÁY TÍNH VÀ CÁC THIẾT BỊ KẾT NỐI 4

I Nhu cầu kết nối mạng 4

Mạng máy tính thực hiện nhiệm vụ gì? 4

Vận hành ảo 4

Tích hợp trên quy mô lớn 4

Nhanh chóng phản hồi lại các điều kiện thay đổi 5

Cung cấp khả năng bảo mật dữ liệu 5

II Đặc trưng kỹ thuật của mạng máy tính 5

1 Đường truyền 6

2 Kỹ thuật chuyển mạch 7

3 Kiến trúc mạng 7

4 Hệ điều hành mạng 8

III Phân loại mạng 9

1 Tiêu chí khoảng cách địa lý 9

2 Tiêu chí loại hình kết nối 13bbbbb 3 Tiêu chí hệ điều hành mạng 15

4 Tiêu chí mô hình kiến trúc mạng 17

IV.Chuẩn hóa mô hình mạng máy tính 20

1 Mô hình OSI 20

2 Các chuẩn kết nối thông dụng IEE 802.X và 8802.X 26

PHẦN II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH - ĐỊNH TUYẾN 28

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 28

1 Lịch sử phát triển của Mạng máy tính 28

2.Khái niệm chung về mạng máy tính 31

3 Mục tiêu của việc kết nối 32

4 Các thành phần của mạng máy tính 33

5 Phần mềm Cisco packet tracer 34

PHẦN I: CƠ BẢN VỀ MẠNG MÁY TÍNH VÀ CÁC THIẾT BỊ

KẾT NỐI

I Nhu cầu kết nối mạng

Mạng máy tính thực hiện nhiệm vụ gì?

Mạng máy tính được tạo ra lần đầu tiên vào cuối những năm 1950 để sử dụng trong quân đội và quốc phòng Mạng máy tính ban đầu được sử dụng để truyền dữ liệu qua đường dây điện thoại và bị hạn chế về mặt ứng dụng thương mại cũng nhưkhoa học Nhờ sự ra đời của công nghệ Internet, mạng máy tính đã trở thành một phần không thể thiếu đối với các doanh nghiệp

Những giải pháp mạng thời nay không chỉ dừng lại ở khả năng kết nối Chúng đóng vai trò rất quan trọng đối với quá trình chuyển đổi kỹ thuật số và thành công của doanh nghiệp hiện nay Những khả năng cơ bản của mạng đã trở nên dễ lập trình hơn, tự động cũng như bảo mật hơn

Mạng máy tính hiện đại có thể:

Vận hành ảo

Cơ sở hạ tầng vật lý tạo nền tảng cho mạng có thể được phân vùng một cách hợp lý

để tạo ra nhiều mạng "phủ" Trong mạng máy tính phủ, các nút được liên kết ảo với nhau, đồng thời, dữ liệu có thể được truyền giữa các nút thông qua nhiều đường dẫn vật lý Ví dụ: nhiều mạng doanh nghiệp được phủ khắp Internet

Tích hợp trên quy mô lớn

Các dịch vụ kết nối mạng hiện đại kết nối mạng máy tính phân tán về mặt vật lý Những dịch vụ này có thể tối ưu hóa các chức năng mạng thông qua hoạt động tự động hóa và giám sát để tạo ra một mạng hiệu năng cao trên quy mô lớn Các dịch

vụ mạng có thể được mở rộng hoặc thu hẹp quy mô dựa trên nhu cầu

Nhanh chóng phản hồi lại các điều kiện thay đổi

Nhiều mạng máy tính do phần mềm định nghĩa Lưu lượng có thể được định tuyến

và kiểm soát tập trung bằng một giao diện kỹ thuật số Những mạng máy tính này

hỗ trợ quản lý lưu lượng ảo

Cung cấp khả năng bảo mật dữ liệu

Tất cả các giải pháp kết nối mạng đều tích hợp những tính năng bảo mật như mã hóa và kiểm soát quyền truy cập Các giải pháp từ bên thứ ba như phần mềm diệt vi-rút, tường lửa và phần mềm chống mã độc có thể được tích hợp để đảm bảo mạng bảo mật hơn

Hình 1.1 Vai trò của internet

II Đặc trưng kỹ thuật của mạng máy tính

1 Đường truyền

Là phương tiện dùng để truyền các tín hiệu điện tử giữa các máy tính Các tín hiệu điệu tử đó chính là các thông tin, dữ liệu được biểu thị dưới dạng các xung nhị phân (ON_OFF), mọi tín hiệu truyền giữa các máy tính với nhau đều thuộc sóng điện từ, tuỳ theo tần số mà ta có thể dùng các đường truyền vật lý khác nhau

Hình 2.1 Đường truyền xung quanh đời sống

Đặc trưng cơ bản của đường truyền là giải thông nó biểu thị khả năng truyền tải tínhiệu của đường truyền

Thông thuờng người ta hay phân loại đường truyền theo hai loại:

Đường truyền hữu tuyến (các máy tính được nối với nhau bằng các dây dẫn tín hiệu)

Đường truyền vô tuyến: các máy tính truyền tín hiệu với nhau thông qua các sóng

vô tuyền với các thiết bị điều chế/giải điều chế ớ các đầu mút

2 Kỹ thuật chuyển mạch

Kỹ thuật 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.

Kỹ thuật 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

Kỹ thuật chuyển mạch gói: ở đây 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

3 Kiến trúc mạng

Kiến trúc mạng máy tính (network architecture) thể hiện cách nối các máy tính với nhau và tập hợp các quy tắc, quy ước mà tất cả các thực thể tham gia truyền thông trên mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt

Khi nói đến kiến trúc của mạng người ta muốn nói tới hai vấn đề là hình trạng mạng (Network topology) và giao thức mạng (Network protocol)

Network Topology: Cách kết nối các máy tính với nhau về mặt hình học mà ta gọi

là tô pô của mạng

Các hình trạng mạng cơ bản đó là: hình sao, hình bus, hình vòng

Hệ điều hành mạng là một phần mềm hệ thống có các chức năng sau:

Quản lý tài nguyên của hệ thống, các tài nguyên này gồm:

+ Tài nguyên thông tin (về phương diện lưu trữ) hay nói một cách đơn giản là quản

lý tệp Các công việc về lưu trữ tệp, tìm kiếm, xoá, copy, nhóm, đặt các thuộc tính đều thuộc nhóm công việc này

+ Tài nguyên thiết bị Điều phối việc sử dụng CPU, các ngoại vi để tối ưu hoá việc sử dụng

Hệ điều hành đảm bảo giao tiếp giữa người sử dụng, chương trình ứng dụng với thiết bị của hệ thống.

Cung cấp các tiện ích cho việc khai thác hệ thống thuận lợi (ví dụ FORMAT đĩa, sao chép tệp và thư mục, in ấn chung )

Các hệ điều hành mạng thông dụng nhất hiện nay là: WindowsNT, Windows9X, Windows 2000, Unix, Novell

III Phân loại mạng

Trong lĩnh vực mạng máy tính, có một loạt các cách tiếp cận để phân loại các mạng dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau Sự lựa chọn của cách phân loại phù hợp phụ thuộc vào mục đích và yêu cầu cụ thể của hệ thống, bao gồm môi trường truyền tín hiệu, băng thông, giao thức truyền thông, quy mô mạng, sơ đồ kết nối thiết bị, cơ chế kiểm soát luồng, kỹ thuật chuyển mạch, và nhiều yếu tố khác Trong số những cách này, phân loại dựa trên các tiêu chí như khoảng cách địa lý, loại hình kết nối, hệ điều hành mạng và kiến trúc mạng sử dụng có thể được xem lànhững phương pháp phân loại mạng máy tính phổ biến nhất

1 Tiêu chí khoảng cách địa lý

Mạng máy tính có thể phân bổ trên một vùng lãnh thổ nhất định và có thể phân bổ trong phạm vi một quốc gia hay quốc tế Dựa vào phạm vi phân bổ của mạng người ta có thể phân ra các loại mạng như sau:

 Mạng cục bộ (LAN: Local Area Network) liên kết các tài nguyên máy tính trong một vùng địa lý có kích thước hạn chế Đó có thể là một phòng, vài phòng trong một tòa nhà, hoặc vài tòa nhà trong một khu nhà LAN có thể kết nối hai máytính với nhau hoặc hàng trăm máy tính sử dụng một đường truyền có tốc độ cao, băng thông rộng (thường không hạn chế) Cụm từ “kích thước hạn chế" không được xác định cụ thể nên một số người xác định phạm vi của mạng LAN bằng cách định bán kính nằm trong khoảng vài chục mét đến vài km IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) xác định bán kính của mạng LAN nhỏ hơn 10km Ví dụ về một số công nghệ mạng LAN: Ethernet/802.3, Token Ring, mang FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

Hình 3.1 Kết nối mạng cục bộ LAN

 Mạng diện rộng (WAN: Wide Area Network) liên kết các tài nguyên máy tính trong một vùng địa lý rộng (có bán kính trên 100km) như thị xã, thành phố, tỉnh/bang, quốc gia Có thể coi mạng WAN gồm nhiều mạng LAN khác nhau, thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông hoặc vệ tinh Giao thức sử dụng trong mạng WAN là TCP/IP, đường truyền băng thông thay đổitùy vào vị trí lắp đặt Ưu điểm của mạng WAN đó là khả năng kết nối rộng lớn, không bị giới hạn tín hiệu, dễ dàng chia sẻ thông tin, lưu trữ dữ liệu Tốc độ truyềntải tương đối tùy vào mỗi khu vực hoặc thiết bị truyền dẫn khác nhau Ví dụ một sốcông nghệ mạng WAN: ISDN (Integrated Services Data Network), frame relay, SMDS (Switched Multimegabit Data Service) và ATM (Asynchronous Transfer Mode)

Hình 3.2 Kết nối mạng diện rộng(MAN).

 Mạng MAN (mạng đô thị / mạng thành phố) là mạng được cài đặt trong phạm vi một đô thị hoặc một trung tâm kinh tế-xã hội Mạng Man thường được sử dụng cho doanh nghiệp vì mô hình này này cung cấp nhiều loại dịch vụ như kết nốiđường truyền qua voice (thoại), data (dữ liệu), video (hình ảnh), triển khai các ứng dụng dễ dàng Ưu điểm của mạng MAN đó là phạm vi kết nối lớn giúp tương tác giữa các bộ phận doanh nghiệp dễ dàng, hiệu quả,chi phí thấp, tốc độ truyền tải ổn định, bảo mật thông tin, quản lý đơn giản Một MAN thường bao gồm hai hay nhiều LAN trong cùng một vùng địa lý Các LAN này được kết nối bằng các đường dây truyền dẫn riêng Đường truyền này cũng có thể là đường truyền cáp quang hoặc sử dụng công nghệ không dây

Hình 3.3 Kết nối mạng đô thị/thành phố (MAN).

 Mạng toàn cầu (GAN: Global Area Network internet) là mạng của các mạngWAN, trải rộng trên phạm vi toàn cầu Ví dụ, nhiều công ty xuyên quốc gia hoạt động trên nhiều nước trên thế giới Việc kết nối mạng của các công ty con lại với nhau tạo thành mạng GAN Mạng toàn cầu Internet cũng là một mạng GAN đặc biệt

Hình 3.4 Mô hình mạng toàn cầu (GAN).

2 Tiêu chí loại hình kết nối.

Hình 3.5 Các loại mạng

 Mạng có dây (Wired network): Đây là loại mạng sử dụng cáp mạng để kết nối các thiết bị với nhau Loại mạng này có tốc độ truyền dữ liệu ổn định và đáng tin cậy hơn so với mạng không dây Một số loại mạng có dây phổ biến bao gồm Ethernet và Fast Ethernet

Hình 3.6 Cấu trúc mô hình mạng có dây

 Mạng không dây (Wireless network): Sử dụng sóng vô tuyến để kết nối các thiết bị với nhau, mang lại sự tiện lợi, linh hoạt và dễ dàng di chuyển hơn so với mạng có dây nhưng có thể chịu ảnh hưởng bởi nhiễu sóng gây ra gián đoạn trong việc truyền tải dữ liệu Một số loại mạng không dây phổ biến bao gồm Wi-Fi và Bluetooth

Hình 3.7 Cấu trúc mô hình mạng không dây.

3 Tiêu chí hệ điều hành mạng.

Hệ điều hành mạng (NOS) là hệ điều hành trên máy tính, thiết kế dùng để hỗ trợ máy tính cá nhân, máy trạm và các thiết bị cũ hơn có thể kết nối được với mạng LAN hay mạng cục bộ Sau hệ điều hành có một phần mềm, cho phép các thiết bị giao tiếp và thực hiện chức năng chia sẻ tài nguyên Theo cách phân loại dựa trên

hệ điều hành cụ thể được sử dụng để quản lý mạng có thể chia thành các loại cơ bản sau:

 Windows Server: Đây là hệ điều hành mạng phổ biến do Microsoft phát triển, phù hợp cho các mạng quy mô lớn Windows Server cung cấp nhiều dịch vụ mạng, bao gồm nhưng không giới hạn ở việc chia sẻ tập tin, máy in, và cung cấp dịch vụ web

Hình 3.10 Hệ điều hành Cisco IOS

4 Tiêu chí mô hình kiến trúc mạng

Mô hình mạng máy tính là một tập hợp các quy tắc, các chuẩn và các giao thức được sử dụng để thiết kế, triển khai và quản lý một hệ thống mạng máy tính Dưới đây là 4 mô hình mạng máy tính phổ biến nhất:

 Mô hình mạng máy tính Peer-to-Peer (P2P):

Trong mô hình này, các thiết bị trong mạng đóng vai trò như nhau, không có một thiết bị nào kiểm soát toàn bộ mạng Các thiết bị trong mạng có thể chia sẻ tài nguyên và trao đổi dữ liệu với nhau trực tiếp, mà không cần thông qua một máy chủ trung tâm Mô hình P2P thường được sử dụng cho các ứng dụng chia sẻ tệp, chia sẻ media và các ứng dụng trò chơi trực tuyến

Hình 3.11 Cấu trúc mô hình mạng Peer-to-Peer (P2P).

 Mô hình mạng máy tính Client-Server:

Trong mô hình này, các thiết bị trong mạng được chia thành hai loại: máy khách (client) và máy chủ (server) Máy chủ là thiết bị có khả năng cung cấp các dịch vụ

và tài nguyên cho các máy khách trong mạng, như lưu trữ dữ liệu, máy in, và dịch

vụ web Các máy khách sử dụng các giao thức như HTTP, FTP hoặc SMTP để yêucầu các dịch vụ và tài nguyên từ máy chủ

Hình 3.12 Cấu trúc mô hình mạng Client-Server.

 Mô hình mạng máy tính Ring:

Trong mô hình này, các thiết bị trong mạng được kết nối với nhau thành một chuỗivòng tròn Mỗi thiết bị chỉ kết nối với hai thiết bị khác, một ở bên trái và một ở bênphải Dữ liệu được truyền đi xung quanh vòng tròn, từ thiết bị này sang thiết bị khác Mô hình mạng Ring thường được sử dụng trong các ứng dụng tương tác thời gian thực như video và âm thanh

Hình 3.13 Cấu trúc mô hình mạng Ring

 Mô hình mạng máy tính Bus:

Trong mô hình này, các thiết bị trong mạng được kết nối với nhau thông qua một đường truyền dữ liệu duy nhất gọi là đường bus Dữ liệu được truyền đi qua đườngbus từ thiết bị này sang thiết bị khác Mô hình mạng Bus thường được sử dụng trong các mạng LAN nhỏ

mạng Bus.

trung tâm thông qua các đường cáp riêng biệt Cấu trúc mạng hình Sao tạo ra một

mô hình tập trung, nơi tất cả thông tin truyền tải đi và đến thông qua thiết bị trung tâm Khi một thiết bị địa phương muốn gửi dữ liệu tới một thiết bị khác trong mạng, dữ liệu sẽ được gửi tới thiết bị trung tâm trước Sau đó, thiết bị trung tâm sẽ xác định thiết bị đích và chuyển dữ liệu đến thiết bị đó thông qua đường cáp riêng biệt

Hình 3.15 Cấu trúc mạng hình sao (Star Topology).

IV.Chuẩn hóa mô hình mạng máy tính

1 Mô hình OSI

Mô hình OSI được phân tầng với mục đích thiết kế các hệ thống mạng cho phép tất

cả các kiểu hệ thống máy tính khác nhau có thể truyền thông với nhau Mô hình gồm 7 tầng riêng biệt nhưng có liên quan đến nhau, mỗi tầng định nghĩa một phần của quá trình truyền thông tin trên mạng Những quy tắc cơ bản của mô hình OSI

là nền tảng cơ bản để nghiên cứu chi tiết truyền thông dữ liệu

Hình 4.1 Mô hình OSI được sử dụng trong lĩnh vực phát triển ứng dụng hiện đại.

 Application Layer ( Tầng ứng dụng)

Tầng ứng dụng là tầng gần với người sử dụng nhất Nó cung cấp phương tiện cho người dùng truy nhập các thông tin và dữ liệu trên mạng thông qua chương trình ứng dụng Tầng này là giao diện chính để người dùng tương tác với chương trình ứng dụng, và qua đó với mạng Một số ví dụ về các ứng dụng trong tầng này bao gồm HTTP, Telnet, FTP (giao thức truyền tập tin) và các giao thức truyền thư điện tử như SMTP, IMAP, X.400 Mail

Hình 4.2 Tầng ứng dụng

 Presentation Layer (Tầng trình diễn)

Tầng trình diễn hoạt động như tầng dữ liệu trên mạng Tầng này trên máy tính truyền dữ liệu làm nhiệm vụ dịch dữ liệu được gửi từ tầng ứng dụng sang địngdạng chung Và tại máy tính nhận, lại chuyển từ định dạng chung sang định dạng của tầng ứng dụng Tầng thể hiện thực hiện các chức năng sau:

- Dịch các mã ký tự từ ASCII sang EBCDIC

- Chuyển đổi dữ liệu, ví dụ từ số interger sang số dấu phảy động

- Nén dữ liệu để giảm lượng dữ liệu truyền trên mạng

- Mã hoá và giải mã dữ liệu để đảm bảo sự bảo mật trên mạng

Hình 4.3 Tầng trình diễn

 Session Layer (Tầng phiên)

Tầng phiên kiểm soát các (phiên) hội thoại giữa các máy tính Tầng này thiếtlập, quản lý và kết thúc các kết nối giữa trình ứng dụng địa phương và trình ứng dụng ở xa Tầng này còn hỗ trợ hoạt động song công (duplex) hoặc bán song công (half-duplex) hoặc đơn công (Simplex) và thiết lập các quy trình đánh dấu điểm hoàn thành (checkpointing) - giúp việc phục hồi truyền thông nhanh hơn khi có lỗi xảy ra, vì điểm đã hoàn thành đã được đánh dấu - trì hoãn (adjournment), kết thúc

của giao thức kiểm soát giao vận TCP) và trách nhiệm kiểm tra và phục hồi phiên, đây là phần thường không được dùng đến trong bộ giao thức TCP/IP.

Hình 4.4 Tầng phiên

 Transport Layer (Tầng giao vận)

Tầng giao vận cung cấp dịch vụ chuyên dụng chuyển dữ liệu giữa các người dùng tại đầu cuối, nhờ đó các tầng trên không phải quan tâm đến việc cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu đáng tin cậy và hiệu quả Tầng giao vận kiểm soát độ tin cậycủa một kết nối được cho trước Một số giao thức có định hướng trạng thái và kết nối Có nghĩa là tầng giao vận có thể theo dõi các gói tin và truyền lại các gói bị thất bại

Hình 4.5 Tầng giao vận

 Network Layer (Tầng mạng)