Hiện nay hạ tầng mạng máy tính là phần không thể thiếu trong các tổ chức, trường học và trong cuộc sống hằng ngày.Đa số các tổ chức có phạm vi sử dụng bị giới hạn bởi diện tích và mặt b
Trang 1Lời nói đầu
Với thời đại công nghệ thông tin - khoa học máy tính được ưu tiên phát triển và lớn mạnh rất nhanh như ngày nay thì nhu cầu chia sẻ thông tin trong xã hội sao cho tiện lợi và nhanh chóng càng được chú trọng Vì vậy mạng máy tính càng trở nên quan trọng và cần thiết và cần được biến đổi, nâng cấp sao cho phù hợp với hoàn cảnh thực tế và mục đích sử dụng.
Hiện nay hạ tầng mạng máy tính là phần không thể thiếu trong các
tổ chức, trường học và trong cuộc sống hằng ngày.Đa số các tổ chức
có phạm vi sử dụng bị giới hạn bởi diện tích và mặt bằng đều triển khai xây dựng mạng LAN để phục vụ cho việc quản lý dữ liệu nội
bộ tổ chúc của mình được thuận lợi, đảm bảo tính an toàn dữ liệu cũng như tính bảo mật của dữ liệu Mặt khác mạng LAN còn giúp các cá nhân trong tổ chức truy nhập dữ liệu một cách thuận tiện với tốc độ cao.Ngoài ra, mạng LAN còn giúp cho người quản trị mạng phân quyền sử dụng tài nguyên cho từng đối tượng là người dùng một cách rõ ràng và thuận tiện, giúp cho những người có trách
nhiệm của tổ chức dễ dàng quản lý các cá nhân và điều hành các hoạt động.
Nhận thấy tầm quan trọng trong việc quản lý và khai thác trong mọi lĩnh vực nên để hiểu biết và sủ dụng hệ thống mạng là rất cần
thiết.Chính vì tầm quan trọng của mạng LAN trong thời đại ngày
nay nên nhóm chúng em đã lựa chọn đề tài” Tìm hiểu về các thiết bị mạng LAN”
Trong quá trình học chúng em đã được thầy giáo bộ môn mạng máy
tính :TỐNG VĂN LUYÊN
Tận tình giảng giải và giúp đỡ và chỉ bảo chúng em.
Tuy nhiên với vốn kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tế còn hạn hẹp nên không tránh khỏi những sai sót trong quá trình làm
bài.Nhóm chúng em rất mong được các thầy cô và các bạn giúp đỡ
và đóng góp ý kiến để chúng em tiếp thu được vốn kiến thức và kinh nghiệm hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy cô và các bạn đã hướng dẫn và góp
ý tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm chúng em hoàn thành đề tài này!
Trang 2CÁC THIẾT BỊ LIÊN KẾT MẠNG
I- Định nghĩa
II- Tổng quan
1- NIC(Network Interface Card- Car mạng)
2- Modem(Bộ điều hợp)
3- Repeater( bộ chuyển tiếp)
4- Hub(Concertrator- Bộ tập trung)
5- Bridge(Cầu nối)
6- Switch(Bộ chuyển mạch)
7- Router(Bộ định tuyến)
8- Gateway(Cổng nối)
9- Cáp mạng
III- Chi tiết
Lớp 3
Lớp mạng Lớp 2
Lớp vật lý Lớp 1
Lớp liên kết dữ liệu
1 Card mạng( NIC)
Trang 3Là thiết bị để kết nối giữa máy tính và cáp mạng để phát hoặc nhận dữ liệu với các máy tính khác thông qua mạng Thiết bị này được cắm trực tiếp vào máy tính thông qua khe cắm ISA (hiện nay đã được loại bỏ ) hoặc PIC tích hợp trên bo mạch chủ
* Thông tin bổ xung
- ISA (Industry Standard Architecture, kiến trúc tiêu chuẩn công nghiệp) là một
kiến trúc bus tương kết tiêu chuẩn nguyên thủy có mặt trong máy tính IBM đầu tiên những năm 1981, có chức năng nối liền việc trao đổi dữ liệu giữa bộ vi xử lý và các thiết bị gắn thêm Với chuẩn 16- bit, nó cho phép 16 bit dữ liệu cùng một lúc truyền tải giữa mạch BMC với card mở rộng và các thiết bị được gắn theo Các card ISA Bus
có hai dạng XT (8- bit) và AT (16- bit) Khi đó, máy tính rất nặng nề nguyên nhân một phần do những card ISA thường rất to và dài
- PCI (Peripheral Component Interconnect - tương kết thành phần ngoại vi) là bus
tương kết thế hệ mới, ra đời năm 1992 như một sự thay thế cho ISA và các công nghệ bus khác thời đó Nó có giao diện với kích thước ngắn hơn và đạt tốc độ truyền tải cao hơn Dùng PCI, máy tính có thể hỗ trợ cả các card PCI mới trong khi vẫn tiếp tục hỗ trợ các card ISA
PCI gốc tương tự với bus cục bộ VESA Local Bus Tuy nhiên, phiên bản PCI 2 0 không còn có bus cục bộ (local bus) nữa và nó được thiết kế để độc lập với kiến trúc
vi xử lý PCI được thiết kế để đồng bộ hóa với tốc độ xung của CPU
Các đặc tả PCI xác định hai chiều dài card khác nhau PCI nguyên thủy có kích thước dài khoảng 312 mm và PCI ngắn có kích thước dài khoảng 119- 167 mm
* Các yếu tố kĩ thuật của card mạng
- Các giao thức hỗ trợ: Ethernet, Token Ring hay FDDI (mạng vòng chuyển thẻ bài tốc độ cao, sử ụng cáp quang)
- Các loại cáp liên kết: Cáp xoắn đôi, cáp đồng trục, không dây hay cáp quang
- Các loại khe cắm: PCI hay ISA
- Card ISA 8 bit hoặc 16 bit, PCI 32 bit và 64 bit
Trang 4- Tốc độ bus mặc định của ISA là 8,33MHz( băng thông 16MB/s) của PCI là 33,33MHz(băng thông 133,33MB/s)
- Mỗi card có 1 mã duy nhất gọi là địa chỉ MAC (Media Access Control) Địa chỉ MAC có 6 byte, 3 byte dầu là mã số nhà sản xuất, 3 byte sau là số serial của card
* Thành phần cấu tạo
I/O Address: Địa chỉ bộ nhớ chính của máy tính, được dùng để trao đổi dữ
liệu giữa máy tính với thiết bị (card mạng)
Memory Address: Địa chỉ bộ nhớ chính của máy tính, là nơi bắt đầu vùng
đệm dành cho các xử lí của card mạng
DMA Channel: Cho phép thiết bị (card mạng) làm việc trực tiếp với bộ nhớ
máy tính mà không cần thông qua CPU
Boot PROM: Cho phép khởi động hệ thống và kết nối vào mạng
MAC Address: Địa chỉ định danh duy nhất được IEEE cấp cho mỗi card
mạng
Đầu nối BNC: Nối card mạng với cáp qua đầu nối chữ T (10BASE2)
Đầu nối RJ- 45: Nối card mạng với cáp qua đầu nối RJ- 45 (10BASE-
T/100BASE- T)
Đầu nối AUI: Nối card mạng với cáp (10BASE5)
Khe cắm mở rộng: nơi cho phép gắn card mạng vào máy tính, có nhiều chuẩn: ISA, EISA, PCI, MCA,
IRQ (Interrupt Request): Chỉ số ngắt Mỗi thiết bị trên máy tính, kể cả card
mạng, đều được ấn định một chỉ số ngắt duy nhất để yêu cầu CPU phục vụ
Ví dụ:
IRQ=0: system timer
IRQ=4: COM1 và COM3
IRQ=10: chưa ấn định
2 Modem
Trang 5Là thiết bị điều chế tín hiệu số sang tín hiệu tương tự để gửi theo đường điện thoại
và ngược lại
Có hai loại Modem là loại gắn trong (Internal) và gắn ngoài (External)
* Các yếu tố kĩ thuật của modem
Hiện nay modem cơ bản như định nghĩa hay còn gọi là modem quay số (diaup) ít được sản xuất và sử dụng do tốc độ cung cấp rất thấp (cỡ vài chục đến trăm kb)
Các modem ADSL hoặc modem cáp hiện nay thực chất là sự tích hợp của các chuyển đổi thoại-số, 1 bộ định tuyến và Swicth
3 Repeater (Bộ lặp tín hiệu)
Là thiết bị là nhiệm vụ khuếch đại, phục hồi các tín hiệu đã suy thoái do tổn thất năng lượng trong khi truyền
* Nguyên tắc hoạt động
Repeater là một thiết bị ở lớp 1 (Physical Layer) trong mô hình OSI Repeater có vai trò khuếch đại tín hiệu vật lý ở đầu vào và cung cấp năng lượng cho tín hiệu ở đầu
ra để có thể đến được những chặng đường tiếp theo trong mạng Điện tín, điện thoại, truyền thông tin qua sợi quang… và các nhu cầu truyền tín hiệu đi xa đều cần sử dụng Repeater
Thiết bị cho phép mở rộng mạng vượt xa chiều dài giới hạn của 1 đường truyền
Trang 6* Các yếu tố kĩ thuật
- Hoạt động ở lớp vật lý (Phisical)
- Chỉ sử dụng để nối hai mạng có cùng giao thức truyền thông
Hiện nay có hai loại Repeater đang được sử dụng là Repeater điện và Repeater điện quang
- Repeater điện nối với đường dây điện ở cả hai phía của nó, nó nhận tín hiệu điện
từ một phía và phát lại về phía kia Khi một mạng sử dụng Repeater điện để nối các phần của mạng lại thì có thể làm tăng khoảng cách của mạng, nhưng khoảng cách đó luôn bị hạn chế bởi một khoảng cách tối đa do độ trễ của tín hiệu Ví dụ với mạng sử dụng cáp đồng trục 50 thì khoảng cách tối đa là 2.8 km, khoảng cách đó không thể kéo thêm cho dù sử dụng thêm Repeater
- Repeater điện quang liên kết với một đầu cáp quang và một đầu là cáp điện, nó chuyển một tín hiệu điện từ cáp điện ra tín hiệu quang để phát trên cáp quang và ngược lại Việc sử dụng Repeater điện quang cũng làm tăng thêm chiều dài của mạng
* !* Việc sử dụng 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
4 Hub (Bộ tập trung )
Hub được coi là một Repeater có nhiều cổng Một Hub có từ 4 đến 24 cổng và có thể còn nhiều hơn Trong phần lớn các trường hợp, Hub được sử dụng trong các mạng 10BASE- T hay 100BASE- T Khi cấu hình mạng là hình sao (Star topology), Hub
Trang 7đóng vai trò là trung tâm của mạng Với một Hub, khi thông tin vào từ một cổng và sẽ được đưa đến tất cả các cổng khác
Tạo ra điểm kết nối tập trung để nối mạng hình sao
* Các yếu tố kĩ thuật
- Tín hiệu được phận phối đến tất cả các kết nối 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.
* Nguyên tắc hoạt động
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
* Phân loại Hub
+ Phân loại theo phần cứng:
- Hub đơn (stand alone Hub)
- Hub modun (Modular Hub) rất phổ biến cho các hệ thống mạng vì nó có thể dễ dàng mở rộng và luôn có chức nǎng quản lý, modular có từ 4 đến 14 khe cắm, có thể lắp thêm các modun Ethernet 10BASET
- Hub phân tầng (Stackable Hub) là lý tưởng cho những cơ quan muốn đầu tư tối thiểu ban đầu nhưng lại có kế hoạch phát triển LAN sau này
+ Phân loại theo khả năng thực thi:
- Thụ động( Passive Hub): Đảm bảo chức năng kết nối, không xử lý lại tín hiệu
Không chứa các linh kiện khuếch đại tín hiệu
Khoảng cách từ Hub tới máy tính không quá ½ khoảng cách tối đa cho phép với các máy tính trong mạng ( giữa các máy là 200m, máy và Hub là 100m)
- Chủ động ( Active Hub): Có khả năng khuếch đại tín hiệu để chống suy hao
Trang 8 Chứa thêm các linh kiện có khả năng xử lý các tín hiệu dữ liệu giữa các thiết bị mạng
Quá trình xử lý tín hiệu gọi là tái sinh tín hiệu, giúp cho mạng khỏe hơn, ít nhạy cảm với các lỗi, giúp tăng khoảng cách giữa các máy tính
- Thông minh( Intelligent Hub): Là Hub chủ động nhưng có thêm khả năng tạo ra các gói tin thông báo hoạt động của mình giúp cho việc quản trị mạng dễ dàng hơn
- Hub chuyển mạch(switching Hub): Nó bao gồm các mạch cho phép chon nhanh giữa các tín hiệu trên các cổng Hub Thay vì chuyển tiếp 1 gói tin tới tất cả các cổng Hub thì nó chỉ chuyển tiếp các gói tin tới trạm đích, khả năng định hướng của thiết bị này là rất nhanh
5 Bridge( Cầu nối)
Là thiết bị mạng thuộc lớp 2 của mô hình OSI (Data Link Layer) Bridge được sử dụng để ghép nối nhiều mạng để tạo thành một mạng lớn duy nhất Bridge được sử dụng phổ biến để làm cầu nối giữa hai mạng Ethernet
* Phương thức hoạt động
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 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
Trang 9Khi đọc địa chỉ nơi gửi Bridge kiểm tra xem trong bảng địa chỉ của phần mạng nhận được gói tin có địa chỉ đó hay không, nếu không có thì Bridge tự động bổ xung bảng địa chỉ (cơ chế đó được gọi là tự học của cầu nối)
Khi đọc địa chỉ nơi nhận Bridge kiểm tra xem trong bảng địa chỉ của phần mạng nhận được gói tin có địa chỉ đó hay không, nếu có thì Bridge sẽ cho rằng đó là gói tin nội bộ thuộc phần mạng mà gói tin đến nên không chuyển gói tin đó đi, nếu ngược lại thì Bridge mới chuyển sang phía bên kia Ở đây chúng ta thấy một trạm không cần thiết chuyển thông tin trên toàn mạng mà chỉ trên phần mạng có trạm nhận mà thôi
* Phân loại
- 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: sử dụng 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
* Ưu điểm
Hoạt động trong suốt, các máy tính thuộc các mạng khác nhau vẫn có thể gửi các thông tin với nhau đơn giản mà không cần biết có sự “can thiệp” của Bridge Một Bridge có thể xử lý được nhiều lưu thông trên mạng như Novell, Banyan… cũng như
là địa chỉ IP cùng một lúc
* Nhược điểm
Chỉ kết nối những mạng cùng loại và sử dụng Bridge cho những mạng hoạt động nhanh sẽ khó khăn nếu chúng không nằm gần nhau về mặt vật lý
7 Switch(chuyển mạch)
Trang 10Switch được mô tả như là một Bridge có nhiều cổng Trong khi một Bridge chỉ có
2 cổng để liên kết được 2 segment mạng với nhau, thì Switch lại có khả năng kết nối được nhiều segment lại với nhau tuỳ thuộc vào số cổng (Port) trên Switch
*Nguyên tắc hoạt động
Switch được mô tả cơ bản là hoạt động ở tầng liên kết dữ liệu, các loại cao cấp hơn hoạt động ở tầng mạng Switch giữa bảng địa chỉ MAC của mỗi cổng và thực hiện giao thức Spanning- Tree Switch cũng hoạt động ở tầng data link với các giao thức ở tầng trên
Cũng giống như Bridge, Switch cũng “học” thông tin của mạng thông qua các gói tin (Packet) mà nó nhận được từ các máy trong mạng Switch sử dụng các thông tin này để xây dựng lên bảng Switch, bảng này cung cấp thông tin giúp các gói thông tin đến đúng địa chỉ
Ngày nay, trong các giao tiếp dữ liệu, Switch thường có 2 chức năng chính là chuyển các khung dữ liệu từ nguồn đến đích, và xây dựng các bảng Switch Switch hoạt động
ở tốc độ cao hơn nhiều so với Repeater và có thể cung cấp nhiều chức năng hơn như khả năng tạo mạng LAN ảo (VLAN)
8 Router (Định tuyến)
Trang 11Bộ định tuyến là thiết bị được sử dụng trên mạng để thực thi các hoạt động xử lý truyền tải thông tin trên mạng Router là thiết bị mạng lớp 3 của mô hình OSI
(Network Layer)
* Vai trò
Vai trò của bộ định tuyến trên mạng là đảm bảo các kết nối liên thông giữa các mạng với nhau, tính toán và trao đổi các thông tin liên mạng làm căn cứ cho các bộ định tuyến ra các quyết định truyền tải thông tin phù hợp với cấu hình thực tế của mạng
* Chức năng
- Định tuyến (Routing): Là chức năng đảm bảo gói tin được chuyển chính xác tới địa chỉ cần đến
- Chuyển mạch các gói tin (Packet Switching): Là chức năng chuyển mạch số liệu, truyền tải các gói tin theo hướng đã định trên cơ sở các định tuyến được đặt ra
* Phân loại bộ định tuyến
- Router có phụ thuộc giao thức: Chỉ thực hiện việc tìm đường và truyền gói tin từ mạng này sang mạng khác chứ không chuyển đổi phương cách đóng gói của gói tin cho nên cả hai mạng phải dùng chung một giao thức truyền thông
- Router không phụ thuộc vào giao thức: có thể liên kết các mạng dùng giao thức truyền thông khác nhau và có thể chuyển đổi gói tin của giao thức này sang gói tin của giao thức kia, Router cũng chấp nhận kích thước các gói tin khác nhau (Router có thể chia nhỏ một gói tin lớn thành nhiều gói tin nhỏ trước truyền trên mạng)
* Cấu hình cơ bản của bộ định tuyến
+ CPU: điều khiển mọi hoạt động của bộ định tuyến trên cơ sở các hệ
thống chương trình thực thi của hệ điều hành
+ ROM: chứa các chương trình tự động kiểm tra và có thể có thành phần
cơ bản nhất sao cho bộ định tuyến có thể thực thi được một số hoạt động tối
thiểu ngay cả khi không có hệ điều hành hay hệ điều hành bị hỏng