Tên Đề tài thiết kế mạng lan,wireless

Các khái niệm cơ bản Mạng máy tính: Là một hệ thống gồm nhiều máy tính và các thiết bị được kết nối với nhau bởi đường truyền vật lý theo một kiến trúc Network Architecture nào đó

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

MỤC LỤC

I Giới thiệu 3

II Các khái niệm cơ bản 4

III So sánh giữa mạng không dây và mạng có dây 7

IV Thiết kế mạng LAN 9

1 Phân biệt mạng theo kỹ thuật truyền tin 9

2 Phân biệt mạng theo Topo 9

3 Phân loại mạng theo chức năng 13

4 Mô hình OSI 14

5 Các thiết bị kết nối mạng 16

6 Hệ thống dây cáp dành cho mạng LAN 18

7 Mô hình an toàn-an ninh mạng 20

V Thiết kế mạng WLAN 20

1 Các thành phần chính trong kiến trúc mạng WLAN 20

2 Các loại mô hình mạng WLAN thường gặp 24

3 Các chuẩn mạng thông dụng của WLAN 27

VI Thiết kế hệ thống mạng 29

1 Khảo sát chung 29

2 Mục tiêu 29

3 Phương án triển khai 29

4 Công nghệ sử dụng 31

5 Dịch vụ 31

VII Kết luận 31

I Giới thiệu

Trên thế giới, việc ứng dụng công nghệ thông tin vào các lĩnh vực kinh tế-xãhội đang được hầu hết các quốc gia đặc biệt quan tâm Ở Việt Nam ngành công nghệ thông tin đã và đang đóng góp đáng kể và chuyển dịch cơ cấu kinh tế, đáp ứng đầy đủ nhu cầu thông tin trong mọi mặt của đời sống xã hội, thúc đẩy nhanh

sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa của đất nước Cùng với sợ phát triển nhanh và mạnh của ngành công nghệ thông tin, tỷ lệ trao đổi, chia sẻ các thiết bị ngoại vi, tài nguyên ứng dụng và bảo mật thông tin dữ liệu ngày càng nhiều; yêu cầu đặt ra ở đây là phải làm sao để cho hệ thống có sự kiểm soát chặt chẽ, tiết kiệmthời gian, dữ liệu mang tính trọn vẹn đem lại hiệu quả cao

Đối với các tổ chức, trước khi có mạng mỗi nơi đều phải có chỗ lưu dữ liệu riêng, các thông tin trong nội bộ sẽ khó được cập nhật kịp thời; một ứng dụng ở nơinày không thể chia sẻ cho nơi khác Với một hệ thống mạng người ta có thể:

o Chia sẻ các tài nguyên: Các ứng dụng, kho dữ liệu và các tài nguyên khác Tạo độ tin cậy và sự an toàn của thông tin cao hơn Thông tin được cập nhật theo thời gian thực, do đó chính xác hơn Một khi có một hay vài máy tính bị hỏng thì các máy còn lại vẫn có khả năng hoạt động và cung cấp dịch vụ không gây ách tắc

o Tiết kiệm: Qua kỹ thuật mạng người ta có thể tận dụng khả năng của

hệ thống, chuyên môn hóa các máy tính, và do đó phục vụ đa dạng hóa hơn

o Mạng máy tính còn là một phương tiện phân tích thông tin mạng và hữu hiệu giữa các cộng sự trong tổ chức

Lời mở đầu và cũng là lý do em chọn lựa đề tài “Thiết kế mạng LAN,WIRELESS”

II Các khái niệm cơ bản

 Mạng máy tính: Là một hệ thống gồm nhiều máy tính và các thiết bị

được kết nối với nhau bởi đường truyền vật lý theo một kiến trúc (Network Architecture) nào đó nhằm thu thập, trao đổi dữ liệu và chia

sẽ tài nguyên cho nhiều người cùng sử dụng Các máy tính được kết nối với nhau có thể trong cùng một phòng, một tòa nhà, một thành phố hoặc trên phạm vi toàn cầu

 Mạng cục bộ (LAN: Local Area Network): Là mạng máy tính nội

bộ, giao tiếp này cho phép các máy tính kết nối với nhau để cùng làm việc và chia sẽ dữ liệu Kết nối này được thực hiện thông qua sợi cáp LAN hoặc Wifi (không dây) trong không gian hẹp, chính vì thế nó chỉ

có thể sử dụng được trong một phạm vi giới hạn như phòng làm việc, trong nhà, trường học…

Các mạng LAN trở nên thông dụng vì nó cho phép những người sử dụng dung chung những tài nguyên quan trọng như máy in, ổ đĩa CD-ROM, các phần mềm ứng dụng và các thông tin cần thiết khác Trước khi phát triển công nghệ LAN, các máy tính độc lập với nhau, bị hạn chế số lượng các chương trình tiện ích, sau khi kết nối mạng rõ ràng hiệu quả của chúng tăng lên gấp bội

 Mạng có dây: Là một loại mạng máy tính sử dụng cáp để kết nối các

nút trong cấu trúc liên kết hình sao hoặc cấu trúc liên kết bus sử dụng cáp Ethernet, đường dây điện thoại, đường dây điện hoặc các công nghệ cáp khác để thiết lập kết nối vật lý giữa các nút được gọi là liên kết Mạng có dây chính là hệ thống mạng mà có dây giao tiếp với nhau thông qua đường dây mạng

bị không dây vẫn chưa thật sự đáp ứng được những nhu

cầu tất yếu cho công việc ở nhiều môi trường có máy tính.

 Độ trễ của mạng có dây thấp hơn mạng không dây:

Ngoài những yếu tố về tốc độ mạng và băng thông thì tốc

độ kết nối cũng chính là yếu tố ảnh hưởng một cách trực tiếp tới chu trình sử dụng thử đó gọi là ” độ trễ “

 Mực độ tin cậy của mạng có dây cao hơn mạng không dây:Dễ dàng vì các liên kết chặt chẽ không dây sẽ phải chịu tác động nhiều hơn so với mạng có dây Xét về tính chất vật lý học, vật cản sóng, các tín hiệu điện từ, hay thậm chí là mạng wifi của các nhà xung quanh cũng gây nên tác động đến mạng wifi Điều đấy cho thấy mạngkhông dây không hề có tính ổn định và kém hơn so với mạng có đây

o Nhược điểm:

 Chi phí: Mạng có dây đắt hơn mạng không dây Điều này

là do mạng có dây yêu cầu lắp đặt cáp và các thiết bị khác để mạng hoạt động Quá trình cài đặt có thể mất vài tuần hoặc vài tháng, tùy thuộc vào số lượng thiết bị đang được kết nối và cách chúng cách xa nhau

 Tính linh hoạt: Mạng có dây không thể di chuyển dễ dàng vì tất cả các thiết bị phải được kết nối bằng cáp với

bộ định tuyến để hệ thống hoạt động bình thường

 Mạng không dây: Mạng không dây dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.11

cho mạng LAN không dây và tiêu chuẩn IEEE 802.16 cho băng thôngrộng không dây cố định Chúng sử dụng các tần số vi sóng ở băng tần 2,4 GHz và 5 GHz để truyền dữ liệu tốc độ cao, độ trễ thấp trong khoảng cách ngắn từ 10 mét trở xuống

o Ưu điểm:

 Khả năng lưu động cải thiện hiệu suất và dịch vụ: Các hệ thống mạng Wireless cung cấp sự truy cập thông tin thời gian thực tại bất cứ đâu cho người dung mạng trong tổ chức của họ Khả năng lưu động này hỗ trợ các cơ hội về

hiệu suất và dịch vụ mà mạng nối dây không thể thực hiện được.

 Đơn giản và tốc độ nhanh trong cài đặt: Cài hệ thống mạng Wireless nhanh và dễ dàng, loại trừ nhu cầu kéo dây qua các bức tường và trần nhà

 Linh hoạt trong cài đặt: Công nghệ không dây cho phép mạng đi đến các nơi mà mạng nối dây không thể

 Giảm bớt giá thành sở hữu: Trong khi đầu tư ban đầu củaphần cứng cần cho mạng Wireless có giá thành cao hơn các chi phí phần cứng mạng LAN hữu tuyến, nhưng chi phí cài đặt toàn bộ và giá thành tính theo tuổi thọ thấp hơn đáng kể

 Tính linh hoạt: Các hệ thống mạng Wireless được hình thành theo các kiểu topo khác nhau để đáp ứng nhu cầu các ứng dụng và cài đặt cụ thể Cấu hình mạng dễ thay đổi từ các mạng độc lập phù hợp với số nhỏ người dung đến các mạng cơ sở hạ tầng với hang nghìn người sử dụng trong một vùng rộng lớn

 Độ tin cậy: Vì sử dụng sóng vô tuyến để truyền thông tin nên việc bị nhiễu, tín hiệu bị giảm do tác động của các thiết bị khác(lò vi sóng,…) là không tránh khỏi Làm giảm đáng kể hiệu quả hoạt động của mạng

 Tốc độ: Tốc độ của mạng không dây thường sẽ chậm hơn

so với mạng sử dụng cáp

III So sánh giữa mạng không dây và mạng có dây.

nơi không ổn định, khó kéo

dây, đường truyền

- Chủ yếu là trong mô hình

mạng nhỏ và trung bình, với những mô hình lớn phải kết hợp với mạng có dây

- Có thể triển khai ở những nơi

không thuận tiện về địa hình, không ổn định, không triển khai mạng có dây được

- Khả năng chịu ảnh hưởng

khách quan bên ngoài như thời

tiết, khí hậy tốt

- Chịu nhiều cuộc tấn công đa

dạng, phức tạp, nguy hiểm của

những kẻ phá hoại vô tình và

cố ý

- Bị ảnh hưởng bởi các yếu tố

bên ngoài như môi trường truyền sóng, cản nhiễu do thời tiết

- Chịu nhiều cuộc tấn công đa

dạng, phức tạp, nguy hiểm củanhững kẻ vô tình và cố ý, nguy

cơ cao hơn mạng có dây

- Ít nguy cơ ảnh hướng sức

khỏe

- Còn đang tiếp tục phân tích về

khả năng ảnh hưởng đến sức khỏe

 Lắp đặt và triển khai.

- Lắp đặt, triển khai tốn nhiều

thời gian và chi phí

- Lắp đặt, triển khai hệ thống dễ

dàng, đơn giản, nhanh chóng

 Tính linh hoạt, khả năng thay đổi, phát triển.

- Vì hệ thống kết nối cố định

nên tính linh hoạt kém, khó

thay đổi, nâng cấp, phát triển

- Vì là hệ thống kết nối di động

nên rất linh hoạt, dễ dàng thay đổi, nâng cấp, phát triển

 Giả cả

- Giả cả tùy thuộc vào từng mô

hình mạng cụ thể

- Thường thì giá thành thiết bị

cao hơn so với mạng có dây Nhưng xu hướng hiện nay là càng ngày càng giảm sự chênh lệch về giá

IV Thiết kế mạng LAN

1 Phân biệt mạng theo kỹ thuật truyền tin.

 Mạng quảng bá (Broadcast Network)

Trong hệ thống mạng quảng bá chỉ tồn tại một kênh truyền được chia sẻ cho tất cả máy tính Khi một máy tính gửi khung dữ liệu, tất cả các máy tính còn lại sẽ nhận được khung dữ liệu đó Tại một thời điểm chỉ cho phép một máy tính sử dụngđường truyền

 Mạng điểm tới điểm

Trong hệ thống mạng này, các máy tính được nối lại với nhau thành từng cặp Khung dữ liệu sẽ được gởi đi sẽ được truyền trực tiếp từ máy gởi đến máy nhận hoặc được chuyển tiếp qua nhiều máy trung gian trước khi đến máy tính nhận

2 Phân biệt mạng theo Topo

Topology của mạng là cấu trúc hình học không gian mà thực chất là cách bố trí phần tử của mạng cũng như cách nối giữa chúng với nhau Thông thường mạng

có 3 dạng cấu trúc là: Mạng dạng hình sao (Star Topology), mạng dạng vòng (RingTopology) và mạng dạng Bus (Bus topology) Ngoài 3 dạng cấu hình kể trên còn

có một số dạng khác biến tướng từ 3 dạng này như mạng dạng cây, mạng dạng hình sao – vòng, mạng hỗn hợp,v.v…

 Mạng hình sao (Star Topology)

Mạng 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 khiển mọi hoạt động trong mạng

Mạng hình sao cho phép kết nối các máy tính vào một bộ tập trung bằng cáp, giải pháp này cho phép nối trực tiếp máy tính với bộ tập trung không cần thông qua trục bus, nên tránh được các yếu tố gây nghẽn mạng Mô hình kết nối hình sao này đã trở nên rất phổ biến Việc sử dụng các bộ tập trung hoặc chuyển mạch, cấu trúc kiểu hình sao có thể mở rộng mạng bằng cách tổ chức nhiều mức phân cấp, do đó dễ dàng quản lý và phân cấp.

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 đếntrung tâm

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

 Mạng dạng vòng (Ring Topology)

Mạng dạng này, bố trí theo dạng xoay vòng, đường dây cáp được thiết kế làm thành một vòng khép kín, tín hiệu chạy quanh theo một chiều nào đó Các nút truyền tín hiệu cho nhau mỗi thời điểm chỉ được một nút mà thôi Dữ liệu truyền điphải có kèm theo địa chỉ cụ thể của mỗi trạm tiếp nhận

 Mạng dạng Bus (Bus Topology)

Các máy trạm được phân chia trên 1 đường truyền chính Đường truyền này được giới hạn hai đầu nói đặc biệt gọi là thiết bị đầu cuối, các trạm được nối vào bus qua 1 đấu nối chữ T hay 1 thiết bị thu phát Khi một trạm truyền dữ liệu, tín hiệu được quảng bá (broadcast) trên 2 chiều của bus, có nghĩa là mọi trạm còn lại đều có thể nhận tín hiệu trực tiếp Đối với các bus một chiều thì tín hiệu chỉ đi về một phía, lúc đó terminator phải được thiết kế sao cho các tín hiệu phải được dội lại trên bus để có thể đến được các trạm còn lại ở phía bên kia Điều đó chứng tỏ topology bus dữ liệu được truyền dựa trên các liên kết điểm (point to multipoint) hay quảng bá (broadcast), peer to peer

Ưu điểm của mạng hình bus:

- Bán kính mạng không bị hạn chế

- Chi phí lắp đặt thấp vì dung chung đường truyền

- Dễ lắp đặt, mở rộng tương đối đơn giản

- Tốc độ truyền cao

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 gây ảnh hưởng tới toàn mạng hơn mạng star

- Dễ xảy ra va chạm, xung đột trên đường truyền

 Mạng dạng kết hợp.

o Kết hợp hình sao và bus (Star/Bus topology):

Cấu hình mạng dạng này có bộ phận tách tín hiệu (spitter) giữ vai trò thiết bịtrung tâm, hệ thống dây cáp mạng có thể chọn hoặc Ring Topology hoặc Linear Bus Topology

Lợi điểm của cấu hình này là mạng có thể gồm nhiều nhóm làm việc ở cách

xa nhau, ARCNET là mạng dạng kết hợp Star/Bus Topology Cấu hình dạng này đưa lại sự uyển chuyển trong việc bố trí đường dây tương thích dễ dàng đối với bất

cứ toà nhà nào

o Kết hợp hình sao và vòng (Star/Ring topology)

Cấu hình dạng kết hợp Star/Ring Topology, có một “thẻ bài” liên lạc (Token) được chuyển vòng quanh một cái HUB trung tâm Mỗi trạm làm việc (workstation) được nối với HUB – là cầu nối giữa các trạm làm việc và để tǎng khoảng cách cần thiết

3 Phân loại mạng theo chức năng

 Mô hình Client-Server

Một hay nhiều máy tính được thiết lập để cung cấp các dịch vụ như file server, mail-server, web-server, ftp… Các máy tính này được thiết lập để cung cấp các dịch vụ được gọi là server, còn các máy tính truy cập và sử dụng dịch vụ gọi client

 Mạng ngang hàng (Peer-to-Peer)

Mạng ngang hàng (p2p) là mạng mà trong đó hai hay nhiều máy tính chia sẻ tập tin và truy cập các thiết bị như máy in mà không cần đến máy chủ hay phần

mềm máy chủ

Nói một cách đơn giản, mạng Peer-to-Peer được tạo ra bởi hai hay nhiều máy tính được kết nối với nhau và chia sẻ tài nguyên mà không phải thông qua mộtmáy chủ dành riêng.

Mạng Peer-to-Peer có thể là kết nối tại chỗ – hai máy tính nối với nhau qua cổng USB để truyền tập tin Peer-to-Peer cũng có thể là cơ sở hạ tầng thường trực kết nối 5-6 máy tính với nhau trong một văn phòng nhỏ bằng cáp đồng Hay nó cũng có thể là một mạng có quy mô lớn hơn nhiều, dùng các giao thức và ứng dụng đặc biệt để thiết lập những mối quan hệ trực tiếp giữa người dùng trên internet

4 Mô hình OSI

Mô hình OSI (OpenSystemInterconnection): là mô hình được tổ chức ISO

đề xuất từ 1977 và công bố lần đầu vào 1984 Để các máy tính và các thiết bị mạng

có thể truyền thông với nhau phải có những qui tắc giao tiếp được các bên chấp nhận Mô hình OSI là một khuôn mẫu giúp chúng ta hiểu dữ liệu đi xuyên qua mạng như thế nào đồng thời cũng giúp chúng ta hiểu được các chức năng mạng diễn ra tại mỗi 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 được tình trạng sự thay đổi của một lớp làm ảnh hưởng đến các lớp khác, như vậy giúp mỗi lớp có thể 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.

- Cách thức đảm bảo các thiết bị mạng duy trì tốc độ truyền dữ liệu thích hợp Cách biểu diễn một bit thiết bị truyền dẫn

5 Các thiết bị kết nối mạng

- Card mạng – NIC (Network Interface Card)

Card mạng – NIC là một thiết bị được cắm vào trong máy tính để cung cấp cổng kết nối vào mạng Card mạng được coi là một thiết bị hoạt động ở lớp 2 của mình 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 phương tiện truyền dẫn trên mạng

- Repeater Bộ lặp

Repeater là một thiết bị hoạt động ở tầng 1 của mô hình OSI, khuếch đại và định hình lại tín hiệu Repeater gửi mọi tín hiệu mà nó nhận được từ một port ra tất