đồ án tốt nghiêp tổng quan về mạng máy tính

Viện Dại Học Mở Hà Nội gvhd : pgs.ts. Đỗ Xuân Thụ Svth : Trơng Thành Giang 1 Viện đh mở hn Tttt- th viện Lời nói đầu Mạng máy tính ngày nay trở thành một lĩnh vực nghiên cứu, phát triển và ứng dụng cốt lõi của công nghệ nghiên cứu, phát triển và ứng cốt lõi của công nghệ điện tử thông tin. Mạng có vai trò ứng dụng hết sức lớn trong thực tế nh quản lý sản xuất kinh doanh, các hệ thống điện thoại quốc gia vô tuyến viễn thông và an ninh quốc phòng. Việc kết nối các máy tính lại thành mạng trở thành mạng để trao đổi thông tin, làm giảm giá thành phần cứng trong khi đó hiệu quả sử dụng lại cao trong quản lý kinh doanh và trong tất cả các mặt của đời sống kinh tế, chính trị x hội không thể phủ nhận rằng, nhiều ngành kinh tế không còn sức cạnh tranh, không tồn tại nếu có sự giúp đỡ của mạng máy tính. Hiện nay mạng máy tính đ và đang phát triển mạnh mẽ ở Việt Nam. Chính vì vậy vấn đề tin học viễn thông nói chung và mạng máy tính nói riêng sẽ trở thành kiến thức phổ thông, em cũng nh các bạn khác ham hiểu biết về mạng máy tính.Vì vậy trong phần đồ án này, em xin trình bày tổng quan về mạng máy tính , nội dung gồm 4 phần : - Tổng quan và khái niệm - Kiến trúc mạng và mô hình tham chiếu OSI - Mạng cục bộ - Các thiết bị kết nối mạng Do giới hạn của bản báo cáo và trình độ của em còn hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót, em mong đợc sự thông cảm và chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo cho em đợc hoàn thiện hơn nữa. Sau cùng em xin phép đợc bày tỏ lời cảm ơn trân thành tới thầy giáo hớng dẫn PGS.TS. Đỗ Xuân Thụ đ tận tình giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này. Viện Dại Học Mở Hà Nội gvhd : pgs.ts. Đỗ Xuân Thụ Svth : Trơng Thành Giang 2 Chơng I: Tổng quan và khái niệm 1.1. Khái niệm và định nghĩa 1.1.1. Định nghĩa mạng máy tính Mạng máy tính là tập hợp các máy tính đơn lẻ đợc kết nối với nhau bằng các phơng tiện truyền vật lý (Transmission Medium) và theo một kết trúc mạng xác định (Network Architecture). Mạng viễn thông thực chất là mạng máy tính chuyên dụng. 1.1.2. Đặc điểm Nhiều máy tính riêng rẽ độc lập với nhau khi kết nối lại thành mạng máy tính thì nó có đặc điểm sau nhiều ngời có thể dùng chung một phần mềm tiện ích ngời sử dụng trao đổi th tín với nhau (email) dễ dàng và có thể sử dụng mạng máy tính nh một công cụ để phổ biến tin tức. 1.1.3. Phân loại mạng máy tính Mạng LAN: Mạng cục bộ LAN kết nối các máy tính trong một khu vực bán kính hẹp (Khu vực khoảng vài trăm mét) mạng LAN đợc kết nối thông qua các môi trờng truyền thông tốc độ cao (cáp đồng trục, cáp quang) mạng LAN thờng đợc sử dụng trong bộ phận cơ quan tổ chức. Các mạng LAN có thể kết nối với nhau thành mạng WAN. Mạng WAN (mạng diện rộng WAN) kết nối máy tính trong nội bộ các quốc gia hay giữa các quốc gia trong châu lục. Thông thờng kết nối này đợc thực hiện thông qua mạng viễn thông các mạng WAN có thể kết nối vơí nhau thành mạng GAN hoặc cũng có thể hình thành mạng GAN. Mạng GAN kết nối máy tính từ các châu lục khác nhau. Thờng kết nối này đợc thực hiện thông qua mạng viễn thông hoặc vệ tinh. Mạng MAN : Mạng này kết nối trong phạm vi một thành phố. kết nối này đợc thực hiện thông qua các môi trờng truyền thông tốc độ cao (từ 50 đến 100 Mbps). 1.1.4. Các thành phần chủ yếu của một mạng máy tính Viện Dại Học Mở Hà Nội gvhd : pgs.ts. Đỗ Xuân Thụ Svth : Trơng Thành Giang 3 - Tập các node mạng - Các phơng tiện truyền vật lý - Cấu hình mạng - Topo mạng - Giao thức mạng - Protocol - Các ứng dụng mạng (các dịch vụ ứng dụng mạng) 1.1.4.1. Kiến thức mạng (Network Architecture) Kiến thức mạng bao gồm các kiến thức đấu nối các máy tính lại với nhau và trong quá trình hoạt động truyền thông chúng phải tuân theo một số quy tắc hay quy ớc bắt buộc. Cách thức đấu nối các máy tính lại với nhau bao gồm việc bố trí các phần tử mạng theo một cấu trúc hình học nào đó và cách đấu nối chúng lại đợc gọi là cấu trúc, hay là topo của mạng (Topology). Tập các quy tắc, quy ớc bắt buộc các thành phần của mạng khi tham gia vào các hoạt động truyền thông phải tuân theo đợc gọi là các giao thức mạng (Protocol). Viện Dại Học Mở Hà Nội gvhd : pgs.ts. Đỗ Xuân Thụ Svth : Trơng Thành Giang 4 1.1.4.2. Cấu trúc mạng (Topology) Cấu trúc mạng là cấu trúc hình học không gian của mạng thực chất là cách bố trí vị trí vật lý các node và các thức kết nối chúng lại với nhau. Có hai kiểu cấu trúc mạng, đó là kiểu điểm - điểm và điểm - đa điểm. - Kiểu điểm - điểm (Point to Point): Đờng truyền nối từng cặp node lại với nhau theo một hình học xác định nào đó. Nếu các node có nhu cầu trao đổi thông tin thì một kênh truyền vật lý sẽ đợc thiết lập giữa node nguồn và node đích bằng một chuỗi tuần tự các node. Các node trung gian có chức năng tiếp nhận thông tin, lu trữ thông tin tạm thời trong bộ nhớ phụ và chờ cho đến khi đờng truyền rồi sẽ gửi tiếp thông tin sang node tiếp theo và cứ nh vậy cho đến node đích. Các node mạng Terminals (Users) Viện Dại Học Mở Hà Nội gvhd : pgs.ts. Đỗ Xuân Thụ Svth : Trơng Thành Giang 5 Mạng chu trình (LOOD) * Các mạng có cấu trúc điểm - điểm là + Mạng hình sao - Kiểu đa điểm hay quảng bá (point to multipoint, broadcasting): tất cả các node cùng truy nhập chung trên 1 đờng truyền. Thông tin đợc truyền đi từ node nguồn nào đó, tất cả các node còn lại tiếp nhận thông tin, Tree Viện Dại Học Mở Hà Nội gvhd : pgs.ts. Đỗ Xuân Thụ Svth : Trơng Thành Giang 6 Mạng hình vòng (ring ) Topo dạng Bus kiểm tra địa chỉ đích, thông tin nhận đến có phải là của nó hay không. Vì các node cùng truy nhập đồng thời nên cần phải có cơ chế giải quyết đụng độ thông tin trên đờng truyền. * Các loại mạng quản bá + Quảng bá tĩnh + Quảng bá động - Quảng bá động tập trung - Quảng bá động phân tán 1.1.4.3. Giao thức (Protocol) a. Khái niệm về giao thức Giao thức mạng là các quy định về đờng truyền vật lý đảm bảo truyền dữ liệu dới dạng chuỗi bit giữa các thành phần trong mạng và các Viện Dại Học Mở Hà Nội gvhd : pgs.ts. Đỗ Xuân Thụ Svth : Trơng Thành Giang 7 tiến trình, các quy định nhằm duy trì cho mọi hoạt động truyền thông đợc chính xác và thông suốt. * Trong quá trình truyền thông, các thành phần của mạng bắt buộc phải tuân theo các quy tắc và tiến trình truyền thông. - Các quy định về cấu trúc, cú pháp các đơn vị dữ liệu sử dụng. - Quy định về khởi động, kết thúc một tơng tác - Thủ tục truy nhập đờng truyền - Thủ tục điều khiển tốc độ, lu lợng - Các thủ tục phát hiện, sửa lỗi - Thủ tục kết nối Yêu cầu trao đổi thông tin trong mạng máy tính càng cao thì các tiến trình hoạt động truyền thông càng phức tạp. Không thể giải quyết tất cả mọi vấn đề trong một tiến trình, ngành công nghiệp mạng máy tính đ giải quyết từng phần sao cho các tiến trình có thể liên kết đợc với nhau, có khả năng sửa đổi, mở rộng bổ xung các yêu cầu truyền thông. b. Các giao thức phổ biến của mạng máy tính. - Systems Network Architecture (SNA): kiến trúc mạng SNA đợc Công ty IBM thiết kế và giới thiệu vào tháng 9/1973. SNA là đặc tả kiến trúc mạng xử lý dữ liệu phân tán. Nó định nghĩa các quy tắc, các tiến trình cho sự tơng tác giữa các thành phần trong mạng máy tính, terminal và phần mềm. SNA đợc tổ chức xoay quanh khái niệm domain (miền). Một SNA domain là một điểm điều khiển các dịch vụ hệ thống (SSCP) và kể cả các tài nguyên đều đợc nó điều khiển. Mạng SNA sử dụng kiến trúc 6 tầng. + Tầng 1: Physical Control (kiểm soát vật lý): chấp nhận các chuẩn X21, RS232 Viện Dại Học Mở Hà Nội gvhd : pgs.ts. Đỗ Xuân Thụ Svth : Trơng Thành Giang 8 + Tầng 2: Data Link Control ( kiểm soát liên kết dữ liệu): dùng giao thức SDLC. + Tầng 3: Path Control (kiểm soát đờng dẫn): chọn đờng và kiểm soát dữ liệu. + Tầng 4: Transmission Control (kiểm soát truyền) + Tầng 5: Data Flow Control (kiểm soát luồng dữ liệu) - Internet Work Packed Exchange/Sequenced Packet Exchange (IPX/SPX). Giao thức IPX/SPX đợc Công ty Novell thiết kế sử dụng cho các sản phẩm mạng của chính hng. SPX hoạt động trên tầng transport của OSI có chức năng bảo đảm độ tin cậy của liên kết truyền thông từ nút đến nút. Nó đảm bảo chuyển giao các gói tin đúng trình tự, đúng đích nhng không có vai trò trong định tuyến. IXP tuân theo chuẩn OSI, hoạt động tầng mạng, chịu trách nhiệm thiết lập địa chỉ cho các thiết bị mạng. Nó là giao thức định tuyến, kết hợp với các giao thức routing information protocol (RIP) và netware link protocol (NLSP) để trao đổi thông tin định tuyến với các bộ định tuyến lân cận. - Apple Talk: là kiến trúc mạng do hng Apple Talk phát triển cho họ các máy tính cá nhân Macintosh. Giao thức Apple Talk cũng đợc phát triển trên tầng vật lý của Ethernet và Token Ring. Các vùng tối đa trên một phân mạng: phasel là 1; phase 2 là 255. Các node tối đa trên mỗi mạng: phase 1: 254, phase: khoảng 16 triệu Địa chỉ động dựa trên các giao thức truy nhập: phase 1: node ID, phase 2: network + node ID; phase 1 & 2: Local talk; phase 1: êthrnet phase 2: IEEE 802.2, IEEE802.5. Định tuyến Split - Horizon: phase 1: không, phase 2: có - Digital Network Architecture (DNA): kiến trúc mạng DNA là sản phẩm của hng Digital Equipment Corporation. Đặc biệt Digital kết hợp với Viện Dại Học Mở Hà Nội gvhd : pgs.ts. Đỗ Xuân Thụ Svth : Trơng Thành Giang 9 các hng Intel và Xerox phát triển các phiên bản Ethernet, trong đó có Ehernet version 2. - Họ IEEE 802 (Institute of Electrical and Electronic Engineer): là chuẩn cho các kiến trúc mạng Lan, Man, Wan. Chuẩn IEEE802.2 định nghĩa một tầng con L-C đợc giao thức tầng dới sử dụng. Giao thức tầng mạng có thể thiết kế độc lập với tầng vật lý. Giao thức tầng dới: 202.3 (1 base 5,10 base 5, 10 base 2, 10 base 7,10 base 36, 10 baseT, 10 base X); 802.4 (Token Bus, 802.5 (Token Ring), 802.6, 802.9, 802.11, 802.12. - Giao thức X25 (Packet Protocol): là chuẩn mạng chuyển mạch gói đợc phát triển bởi CCITT (International Telegraph and Telephone Consultative Committee: Uỷ ban t vấn điện tín và điện thoại quốc tế) nay đổi thành ITU (International Telecommunication Union - Hiệp hội viễn thông quốc tế). Physical layer: X21, X21 bis Data link layer: LAP-B Network layer: X25 - TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol): là họ các giao thức cùng làm việc với nhau để cung cấp phơng tiện truyền thông liên mạng. Vì lịch sử của TCP/IP gắn liền với bộ quốc phòng Mỹ, nên việc phân lớp giao thức TCP/IP đợc gọi là mô hình DOD (Department Of Defense). Đây là họ các giao thức đợc sử dụng phổ biến trên mạng Internet mang tính mở nhất, phổ dụng nhất và đợc hỗ trợ của nhiều hng kinh doanh, TCP/IP đợc cài đặt sẵn trong phần thực thi Unix BSD (Berkeley Standard Distribution). Mô hình DOD gồm 4 tầng : + Network Access Layer (Lớp truy nhập mạng) tơng ứng với physical layer & Data link layer trong OSI. + Internetwork layer: kết nối các thành phần mạng. + Host to host layer: định tuyến gói dữ liệu giữa các máy chủ. Viện Dại Học Mở Hà Nội gvhd : pgs.ts. Đỗ Xuân Thụ Svth : Trơng Thành Giang 10 + Application layer: hỗ trợ các ứng dụng 1.1.4.4. Cáp mạng - vận tải truyền (Transmission Medium) Phơng tiện truyền vật lý và vận tải truyền, truyền tải các tín hiệu điện tử giữa các thành phần mạng với nhau, bao gồm các loại cáp và phơng tiện vô tuyến. a. Các đặc trng cơ bản của đờng truyền. - Băng thông (Band with) là miền tần số giới hạn thấp và tần số giới hạn cao hay chính là miền tần số mà đờng truyền đó có thể đáp ứng đợc. Ví dụ băng thông của cáp thoại từ 400 đến 4000H z có nghĩa là nó có thể truyền tín hiệu với tần số từ 400 đến 4000 chu kỳ/giây. - Thông lợng (through put) thông lợng của đờng truyền là số lợng các bit đợc truyền đi trong một giây. Hay nói cách khác là tốc độ của đờng truyền dẫn. Ký hiệu là bit/s hoặc bps. Tốc độ của đờng truyền dẫn phụ thuộc vào băng thông và độ dài của nó. Một mạng LAN Ethernet có tốc độ truyền 10Mbps và có băng thông là 10Mbps. - Suy hao (Attennation): là độ đo sự suy yếu của các tín hiệu trên đờng truyền. Phụ thuộc vào độ dài của cáp. Khi thiết kế cáp cũng cần quan tâm tới độ dài của cáp. b. Các loại cáp mạng - Cáp đồng trục: là phơng tiện truyền tải các tín hiệu có phổ rộng và tốc độ truyền cao. Băng thông của cáp đồng trục từ 2,5 Mbps (ARC net) đến 10Mbps (Ethenet). - Cáp xoắn đôi (Twisted Pair Cable): loại cáp xoắn đôi đợc sử dụng hầu hết trong các mạng LAN cục bộ. Cơ bản là giá thành rẻ, dẽ cài đặt có vỏ bọc tránh nhiệt độ cao, độ ẩm và các loại có khả năng chống nhiễu STP (Shield Twisted Pair). Cáp cơ bản có 2 dây đồng xoắn vào nhau giảm độ nhạy của cáp với EMI, giảm bức xạ âm nhiễu tần số radio gây nhiễu. [...]... sợi quang (Fiber Optic Cable): cáp sợi quang rất lý tởng cho việc truyền dữ liệu vì băng thông cao, tránh nhiễu tốt, tốc độ truyền lớn trên đoạn cáp d i v i km Cáp sợi quang gồm một hoặc nhiều sợi quang trung tâm đợc bao bọc bởi một lớp vỏ nhựa phản xạ các tín hiệu trở lại vì vậy hạn chế đợc sự suy hao, mất mát tín hiệu Cáp sợi quang chỉ truyền tín hiệu quang c Các phơng tiện vô tuyến - Radio: Quang... kiến trúc đa tầng Các mạng máy tính đợc thiết kế v c i đặt theo quan điểm có cấu trúc đa tầng Mỗi một th nh phần mạng đợc xem nh một hệ thống gồm có nhiều tầng v mỗi tầng bao gồm một số chức năng truyền thông Các tầng đợc chồng lên nhau (chồng giao thức), số lợng v chức năng của các tầng phụ thuộc v o các nh sản xuất v thiết kế Tuy nhiên quan điểm chung l trong mỗi tần có nhiều thực thể (các tiến trình)... hơn 2.1.2.1 Các quy tắc phân tầng * Số lợng tầng, vai trò v chức năng của các tầng trong mỗi một hệ thống của mạng l nh nhau * Trong một hệ thống cần xác định mối quan hệ giữa 2 tầng kề nhau, gọi l giao diện tầng (Interface) * Xác định mối quan hệ giữa các đồng tầng để thống nhất với nhau về các phơng thức hoạt động trong quá trình truyền thông - giao thức tầng * Dữ liệu không đợc truyền từ tầng thứ... với địa chỉ logic bằng các công thức phân giải địa chỉ ARP (Address Resolution Protocol) v phân giải địa chỉ đảo RARP (Reserve Address Resolution Protocol) Các vấn đề có liên quan đến chuẩn đoán lỗi v các tình huống bất thờng liên quan đến IP đợc giao thức ICMP (Internet Control Message Protocol) thống kê v báo cáo Tầng trên sử dụng các dịch vụ do tầng liên mạng cung cấp * Tầng cung cấp dịch vụ (Host... thông tin v điều khiển truy nhập Dịch vụ tệp bao gồm : - Truyền/ nhận File dữ liệu giữa các máy tính, chuyển giao file cho ngời cần tìm Việc điều tiết truy nhập cơ sở dữ liệu của các hệ phục vụ có liên quan đến quản trị tệp tin Đây l tính năng dùng chung tệp tin (file sharing) - Lu trữ dữ liệu: cập nhật sửa đổi, bổ sung các file dữ liệu Có thể đọc, ghi, sửa đổi v quản lý các file Kho lu trữ trực tiếp... liệu đợc lu trữ trên các ổ đĩa cứng v đợc truy cập theo yêu cầu, cách lu trữ n y tốn kém, chi phí cao v hạn chế về lợng lu trữ Lu trữ ngoại tuyến (offline storge) dữ liệu đợc lu trữ trên băng từ, đĩa quang đợc tháo lắp đơn giản, tiện lợi Hạn chế quyền truy nhập của nhóm ngời sử dụng khác, nhằm đảm bảo an to n v bảo mật dữ liệu * Dịch vụ th điện tử E-Mail (Electronic Mail) l dịch vụ phổ biến nhất của... Các mạng sử dụng phơng pháp điều khiển truy nhập thẻ b i; - Token bus: định nghĩa bởi chuẩn IEEE802.4 - Token ring: định nghĩa bởi chuẩn IEEE802.5 - FDDI-Fiber Distributed Data Interface: chuẩn mạng sợi quang 100Mbps dùng phơng pháp thẻ b i v ring 2.4.2.4 Các phơng pháp truy nhập dò báo (Polling) 2.4.3 Một số giao thức tầng liên kết dữ liệu Giao thức HDLC (Hight Level Data Link Control) Svth : Trơng Thành... Mạng cục bộ (mạng lan) 3.1 Khái niệm Mạng LAN l mạng máy tính m khoảng cách tối đa của 2 node bất kỳ trong mạng không vợt quá v i km, v thông thờng mạng LAN cục bộ đợc xây dựng v c i đặt trong các cơ quan, xí nghiệp trên phạm vi tơng đối hẹp 3.2 Các đặc trng cơ bản của một mạng lan - Khoảng cách lớn nhất giữa các node không vợt quá v i km - Các node nối với nhau trực tiếp Trong quá trình truyền thông... tiêu khoảng cách - Mạng cục bộ LAN (Local Area Network) l mạng máy tính m khoảng cách tối đa của 2 node bất kỳ trong mạng không vợt quá v i km Thông thờng mạng LAN đợc xác định v c i đặt trong các cơ quan xí nghiệp, trong một to nh trên phạm vi tơng đối hẹp * Đặc trng cơ bản của một LAN + Khoảng cách lớn nhất giữa các node không vợt quá v i km Svth : Trơng Thành Giang 15 Viện Dại Học Mở Hà Nội gvhd . (UTP). - Cáp sợi quang (Fiber Optic Cable): cáp sợi quang rất lý tởng cho việc truyền dữ liệu vì băng thông cao, tránh nhiễu tốt, tốc độ truyền lớn trên đoạn cáp dài vài km. Cáp sợi quang gồm một. hoặc nhiều sợi quang trung tâm đợc bao bọc bởi một lớp vỏ nhựa phản xạ các tín hiệu trở lại vì vậy hạn chế đợc sự suy hao, mất mát tín hiệu. Cáp sợi quang chỉ truyền tín hiệu quang. c về mạng máy tính.Vì vậy trong phần đồ án này, em xin trình bày tổng quan về mạng máy tính , nội dung gồm 4 phần : - Tổng quan và khái niệm - Kiến trúc mạng và mô hình tham chiếu OSI - Mạng