mạng máy tính

Đồ án tốt nghiệp LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, máy tính trở nên phổ biến với mọi người, nó mang lại cho con người khả năng to lớn và làm được những công việc phi thường : tính toán nhanh, chính xác các phép toán phức tạp, điều khiển tự động và làm việc theo sự lập trình của con người. Máy tính ra đời không chỉ là công cụ giải phóng sức lao động, hỗ trợ tối đa trong sản xuất mà còn là phương tiện học tập, giải trí bổ Ých trong đời sống của mọi người. Sù phát triển của máy tính còng nh công nghệ thông tin sẽ mang lại những thành tựu to lớn cho sự phát triển kinh tế của đất nước. Là phương tiện tiếp cận nhanh nhất đến các thành tựu của khoa học kỹ thuật. Sức mạnh của máy tính được tăng lên nhiều lần khi các máy tính được kết nối thành một mạng máy tính. Là cơ sở hạ tầng cho phép truyền dữ liệu, trao đổi thông tin và điều khiển từ xa, tạo nên một môi trường giao tiếp, liên kết mọi người vượt qua hạn chế về khoảng cách. Với mạng máy tính toàn cầu chóng ta có thể dễ dàng tiếp cận với thế giới bên ngoài, tiếp cận với những thành tựu khoa học tiên tiến nhất trên thế giới. Hiện nay, ứng dụng công nghệ thông tin trong sản xuất và phát triển kinh tế là mục tiêu hàng đầu của đất nước. Mạng máy tính trở thành một lĩnh vực nghiên cứu, phát triển và ứng dụng cốt lõi của công nghệ thông tin, bao gồm rất mhiều vấn đề từ kiến trúc, đến nguyên lý thiết kế, cài đặt và mô hình ứng dụng. Mạng viễn thông nói chung và máy tính và mạng máy tính nói riêng là công cụ không thể thiếu trong hoạt động của bộ máy nhà nước, các doanh nghiệp, trường học, và rất nhiều các lĩnh vực sản xuất khác. Nã đóng vai trò nh cầu nối để trao đổi thông tin giữa các chính phủ, các tổ chức xã hội và giữa mọi người với nhau. Qua thời gian thực tập tại công ty cùng với sự hướng dẫn của các thầy cô giao khoa điện tử viễn thông và các tài liệu thu thập được em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp về lý thuyết về mạng máy tính, các giao thức truyền thông và các ứng dụng bao gồm những kiến thức cơ bản về các loại mạng, mô hình mạng, kiến trúc mạng, và các thiết bị kết nối mạng, mô hình OSI,TCP/IP … Với mong muốn tìm hiểu kỹ về công nghệ thông tin, mạng máy tính để có thể xây dựng, ứng dụng tối đa các tiện Ých mà mạng máy tính mang lại trong các lĩnh vực truyền thông và phát triển phần mềm… 1 Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Giới thiệu mạng máy tính 1.1 Thế nào là một mạng máy tính Mét mạng máy tính là một hệ thống trong đó gồm một số các máy tính độc lập được nối với nhau để chia sẻ dữ liệu và các thiết bị ngoại vi nh đĩa cứng và máy in… Một mạng máy tính đơn giản nhất gồm hai máy tính được nối với nhau bởi cáp cho phép chúng chia sẻ dữ liệu. Tất cả các mạng máy tính đều bắt nguồn từ hệ thống đơn giản này. Mạng máy tính ra đời khi có sự cần thiết phải chia sẻ dữ liệu. Máy tính cá nhân là một công cụ rất mạnh, có thể xử lý, thao tác trên một khối lượng lớn dữ liệu một cách nhanh chóng nhưng nó không cho phép người dùng có thể chia sẻ dữ liệu. Khi chưa có mạng người dùng hoặc in tài liệu hoặc copy file ra đĩa khác để mang đi đến máy tính khác và copy vào máy tính đó. Đó được xem nh môi trường làm việc độc lập. Hình 1.1 Môi trường độc lập Với số lượng dữ liệu cần chia sẻ lớn và khoảng cách xa thì việc copy ra đĩa mềm không thể đáp ứng được công việc. Và để có thể chia sẻ dữ liệu với nhau thì các máy tính phải kết nối với nhau, sự kết nối các máy tính cùng với các thiết bị ngoại vi tạo thành một mạng máy tính. 1.1.1 Tại sao phải sử dụng máy tính Với khả năng to lớn của máy tính cá nhân ngày nay thì tại sao mạng máy tính là cần thiết? Mạng máy tính là cần thiết vì mạng máy tính tăng hiệu quả và giảm giá thành. Mạng máy tính có được những cái đó vì ba nguyên nhân chính sau: - Chia sẻ thông tin (hay dữ liệu) - Chia sẻ phần cứng và phần mềm - Quản lý và hỗ trợ tập trung Ngoài ra khi máy tính nối vào mạng có thể chia sẻ: 2 Đồ án tốt nghiệp - Tài liệu(biên bản , bảng tính , hoá đơn…) - Thông tin Email - Phần mềm xử lý văn bản - Phần mềm quản lý cấu hình phần mềm - File hình ảnh , audio, video… - Máy in - Máy fax - Modem - CD-ROM và các loại đĩa cứng khác… Và còn rất nhiều thứ có thể chia sẻ trên mạng. Khả năng của mạng máy tính là không thể thay đổi trước khi tìm ra một cách trao đổi dữ liệu khác không dùng mạng máy tính. Chia sẻ thông tin (dữ liệu ) Khả năng chia sẻ thông tin nhanh chóng và không đắt được chứng minh là một trong những tính năng thông dụng nhất của mạng máy tính. Nhiều báo cáo tổng kết rằng Email là dịch vụ sử dụng số một của người sử dụng Internet. Rất nhiều các doanh nghiệp đầu tư vào mạng máy tính để tận dụng các lợi Ých của mạng dùa trên Email và các chương trình tiện Ých khác như chương trình đặt lịch… Sử dụng các tài nguyên có sẵn trên mạng có thể giảm các giao tiếp bằng giấy tờ, tăng hiệu quả và dữ liệu có thể sử dụng đồng thời bởi nhiều người sử dụng. Người quản lý có thể sử dụng các tiện Ých để giao tiếp nhanh chóng và hiệu quả với nhiều người để tổ chức công việc và lên kế hoạch công việc. Chia sẻ phần cứng và phần mềm Trước khi có mạng máy tính người sử dụng máy tính phải có riêng máy in, máy vẽ và các thiết bị ngoại vi khác. Chỉ có một cách để chia sẻ máy in là ngồi ngay tại máy tính nối với máy in. Hình 1.2 Máy in với máy tính đơn lẻ 3 Đồ án tốt nghiệp Với mạng máy tính cho phép nhiều người có thể chia sẻ dữ liệu và các thiết bị ngoại vi khác. Nếu nhiều người cần sử dụng máy in họ có thể sử dụng chung một máy in trên mạng Hình 1.3 Chia sẻ máy in với môi trường mạng Mạng máy tính cho phép chia sẻ và chuẩn hoá các ứng dông nh : chương trình xử lý văn bản, bảng tính, database… để chắc chắn rằng tất cả mọi người đều sử dụng cùng một phần mềm và đúng phiên bản của nó. Quản lý và hỗ trợ tập trung Mạng máy tính cho phép dễ dàng quản lý và hỗ trợ các dịch vụ một cách tập trung, các máy tính có thể được hỗ trợ và quản lý bởi một máy chủ. 1.1.2 Hai loại mạng chính LAN và WAN Có rất nhiều cách phân chia mạng máy tính. Mạng máy tính có thể phân chia vào hai nhóm tuỳ thuộc vào kích cỡ và chức năng của nó. Local Area Network ( LAN ) Một mạng LAN (Local area Network) là một mạng gồm các máy tính nối với nhau theo một cách cơ bản. Mạng LAN có thể đơn giản ( hai máy tính nối với nhau bởi một dây cáp) đến phức tạp (hàng trăm máy tính và các thiết bị ngoại vi được nối với nhau trong một tổ chức) - Truyền dữ liệu với tốc độ cao - Tồn tại trong một khoảng vật lý hạn chế - Công nghệ mạng thường không đắt Wide Area Network ( WAN ) Mạng WAN cung cấp kết nối cho khoảng cách xa trong phạm vi đất nước hay toàn cầu, được kết nối với nhau theo đường điện thoại hay vệ tinh. Một công ty đa quốc gia có thể có mạng WAN để kết nối các văn phòng ở các quốc gia khác nhau trên thế giới. Các thuộc tính của mạng này là: 4 Đồ án tốt nghiệp - Không giới hạn về mặt địa lý - Dễ bị lỗi hơn trong khi truyền dữ liệu - Gồm nhiều mạng LAN kết nối với nhau - Phức tạp hơn mạng LAN - Công nghệ dắt hơn 1.2 Cấu hình mạng Cấu hình mạng là phương thức cài đặt để xác định cách máy tính chia sẻ thông tin, mô hình của mạng… 1.2.1 Khái quát cấu hình mạng Thông thường tất cả các mạng có những thành phần, chức năng, đặc tính chung bao gồm : - Server: máy tính cung cấp các tài nguyên chia sẻ cho người sử dụng trên mạng. - Client: máy tính truy cập các tài nguyên trên mạng do máy tính server cung cấp. - Media: Dây nối các máy tính với nhau. - Shared data: Các file cung cấp cho client bởi server trên mạng - Shared printer và các thiết bị ngoại vi khác:các tài nguyên khác được cung cấp bởi server. - Resources : các dịch vụ hay tài nguyên khác có sẵn trên mạng Hình 1.4 Các thành phần chung của mạng Cùng với các thành phần trên nhưng mạng có thể chia làm hai loại: - Mạng ngang hàng (Peer to Peer ) - Mạng dùa trên máy chủ (Server based) Việc phân biệt hai loại mạng Peer to peer và server based là rất quan trọng vì mỗi loại có các khả năng khác nhau. Chọn mạng nào phụ thuộc vào các nhân tố sau: - Quy mô của tổ chức 5 Đồ án tốt nghiệp - Mức độ bảo mật cần thiết - Loại kinh doanh - Mức độ hỗ trợ quản trị - Số lượng vận chuyển trên mạng - Sự đòi hỏi của người sử dụng mạng - Ngân sách chi phí cho mạng 1.2.1 Mạng peer to peer Trong mạng peer to peer không có máy chủ và không có phân cấp cho các máy tính trong mạng.Tất cả các máy tính là nh nhau. Mỗi máy tính có thể xem là client cũng có thể xem nh server cung cấp tài nguyên cho máy tính khác. Không có người quản trị cho toàn bộ mạng. Các đặc tính của mạng Peer to peer: Cỡ Mạng peer to peer cũng được gọi là Workgroup. Mét workgroup biểu thị cho một nhóm người. Thường có khoảng 10 hoặc Ýt hơn máy tính trong một mạng peer to peer. Giá thành Mạng peer to peer thường đơn giản bởi vì mỗi máy tính có chức năng nh mét client và một server. Không cần có một server mạnh hay các thành phần khác cho một mạng tốc độ cao nên mạng peer to peer thường rẻ hơn mạng server based. Hệ điều hành Mạng peer to peer có thể xây dựng trên nhiều hệ điều hành và không cần thêm các phần mềm khác để xây dựng mạng peer to peer. Các hệ điều hành nh : - Microsoft Windows 9X,NT Workstation - Novell Personal NetWare - AppleTalk (the networking system for Apple Macintosh computers) - Artisoft LANtastic Nơi thích hợp dùng mạng peer to peer Mạng peer to peer là môi trường lùa chọn tốt khi: - Có 10 hoặc Ýt hơn người sử dụng - Người sử dụng chia sẻ tài nguyên , máy in nhưng không cần có server . - Không cần bảo mật - Tổ chức và mạng sẽ được phát triển trong tương lai. 6 Đồ án tốt nghiệp 1.2.2 Server based network Trong môi trường có hơn 10 người sử dụng mạng peer to peer sẽ không đáp ứng đầy đủ. Do đó hầu hết các mạng phải có một máy chủ chuyên dụng. Server based network đã trở thành mô hình chuẩn cho mạng máy tính. Trong môi trường mạng server based tài nguyên được đặt trên một hay một nhóm các máy chủ, các máy tính client truy nhập tài nguyên và các dịch vụ của server. Các hệ điều hành thiết kế cho mô hình mạng này gồm : - Novell NetWare - Banyan VINES - OpenVMS - IBM OS/2 LAN Server - Microsoft Windows NT Server Khi mạng tăng kích cỡ (số máy tính kết nối, khoảng cách kết nối tăng) thì cần có thêm một vài server. Có rất nhiều loại server trong nhiều mạng lớn: File và print server Quản lý các người truy cập và sử dụng file và máy in . Application server Application server lưu giữ các chương trình server trong ứng dụng client/server cũng như dữ liệu có sẵn cho client. Một chương trình client truy cập dữ liệu từ một application server. Ví dụ khi bạn cần tìm danh sách các nhân viên từ database của server, server sẽ trả về một tập dữ liệu về các nhân viên… Mail server Mail server hoạt động nh application server, dữ liệu được tải về client từ server. Fax server Fax server quản lý vận chuyển fax đến và đi của mạng bởi chia sẻ một hay nhiều fax modem. Communication server Communication server quản lý luồng dữ liệu và thông tin e mail của mạng với mạng khác. Người sử dụng từ xa truy cập vào máy server thông qua modem và đường điện thoại. 7 Đồ án tốt nghiệp Directory service server Directory service server quản lý người dùng và bảo mật các thông tin trên mạng. Ví dụ một vài phần mềm server ghép các máy tính vào trong một nhóm logic (gọi là Domain) cho phép người sử dụng có thể truy cập các tài nguyên trên mạng. Hình 1.5 Các server chuyên dụng Lợi Ých của mạng server based Mặc dù khó để cài đặt, cấu hình, quản lý nhưng mạng server based có rất nhiều ưu điểm hơn mạng peer to peer: - Chia sẻ tài ngyên - Bảo mật - Dữ liệu dự phòng - Số lượng người dùng 1.3 Topology (Cấu trúc liên kết, Sơ đồ hình học) Topology được xem nh sù sắp xếp hay cấu trúc vật lý của máy tính, cáp và các thành phần khác của mạng. Topology của mạng ảnh hưởng đến khả năng của nó. Khi lùa chọn một trong các loại topology sẽ tác động tới: - Loại thiết bị mạng cần - Khả năng của các thiết bị - Sự phát triển của mạng - Cách quản lý mạng 8 Đồ án tốt nghiệp 1.3.1 Thiết kế topology Xem xét các loại topology khác nhau sẽ thấy được khả năng khác nhau của các loại mạng. Topology không chỉ xác định loại cáp xử dụng mà còn xác định xem cáp được đi nh thế nào : dưới sàn,trên trần hay trên tường… Topology cũng xác định cách máy tính trao đổi trên mạng. Các loại topology khác nhau thì cần các phương thức truy cập khác nhau và chính các phương thức đó ảnh hưởng rất lớn đến mạng. 1.3.2 Các Topology chuẩn Tất cả các mạng đều thiết kế từ bốn topology sau: - Bus - Ring - Start - Mesh Bốn loại topoplogies này có thể kết hợp tạo ra rất nhiều các topologies khác nhau: Bus Hình 1.6 Bus topology Bus topology thường được xem nh linear bus bởi vì các máy tính nối với nhau thành một đường thẳng. Đó là cách thông dụng và đơn giản nhất của mạng máy tính. Hình 1.6 là một mạng bus topology thông thường, nã bao gồm một đường cáp được gọi là TRUNC nối kết tất cả các máy tính trong mạng. Truyền thông trên bus Máy tính trên mạng bus topology truyền thông bởi đánh địa chỉ dữ liệu tới một máy tính đặc biệt và gửi dữ liệu trên cáp nh các tín hiệu điện. Để hiểu máy tính truyền thông nh thế nào trên bus cần làm quen với các khái niệm: 9 Đồ án tốt nghiệp - Sending the signal - Signal bounce - Terminator Sending the signal : Dữ liệu trên mạng ở dạng tín hiệu điện được gửi đến tất cả các máy tính trên mạng. Chỉ một máy tính có địa chỉ trùng với địa chỉ mã hoá trong tín hiệu được truy nhập thông tin. Bởi vì tại một thời điểm chỉ có mét máy tính có thể gửi tín hiệu nên số máy tính trên mạng sẽ ảnh hưởng tới tốc độ mạng. Không có phương pháp chuẩn để đo ảnh hưởng của số máy tính trên mạng tới tốc độ của mạng . Không Phải chỉ có số lượng máy tính ảnh hưởng tới tốc độ của mạng. Sau đây là một số các nhân tố khác ảnh hưởng tới tốc độ của mạng:  Khả năng của phần cứng máy tính trên mạng  Tổng số các lệnh chờ để thực hiện  Loại ứng dụng được chạy trên mạng  Loại cáp được sử dụng trên mạng  Khoảng cách giữa các máy tính trên mạng Signal Bounce : Vì dữ liệu hay tín hiệu điện được gửi đi toàn bộ mạng nên nó truyền từ đầu này tới đầu kia của cáp. Nếu tín hiệu không bị ngắt nó sẽ ảnh hưởng tới các máy tính khác, ngăn cản các máy tính khác gửi tín hiệu. Do đó tín hiệu phải bị dừng sau khi đã tìm thấy đích phù hợp. Terminator: Để dừng tín hiệu ở trên, một thành phần được gọi là Terminator được đặt ở cuối của mỗi cáp để hấp thụ tín hiệu tự do. Tất cả các đầu cáp không nối vào máy tính hay connector thì đều phải nối với một Termonator. Hình 1.7 Terminator để hấp thụ tín hiệu tự do 10 [...]... các loại cáp 2.2 Card mạng Card mạng cung cấp một giao diện giữa cáp và máy tính. Hình 2.13 minh hoạ một card mạng nối với một cáp đồng trục Hình 2.13 Card mạng Đồ án tốt nghiệp Card mạng được cắm trong khe mở rộng trên mỗi máy tính trên mạng Nhiêm vụ của card mạng là: - Chuẩn bị tín hiệu từ máy tính cho cáp mạng Truyền tín hiệu tới máy tính khác Điều khiển dòng dữ liệu từ máy tính và hệ thống cáp Nhận... Trong mạng này tất cả các máy tính đều tương đương nhau Tốc độ không ảnh hưởng khi tăng nhiều máy Sửa và thêm máy vào mạng là dễ Kiểm soát và quản lý tập trung Lỗi một máy tính không ảnh hưởng tới các máy khác Hệ thống tin cậy và Ýt lỗi Nhược điểm Mạng bị chậm khi có nhiều máy Khi một máy háng sẽ ảnh hưởng tới toàn mạng Lỗi một máy có thể ảnh hưởng tới nhiều máy Khi cần cấu hình lại mạng thì toàn bộ mạng. .. hướng và truyền qua máy tính khác Hình 1.12 nối một server và bốn máy tính thành một vòng, nếu một máy tính háng sẽ ảng hưởng tới các máy tính khác Hình 1.12 Ring Topology Mesh Một mạng Mesh topology thường đầy đủ và tin cậy Trong mạng Mesh topology mỗi máy tính thường nối với tất cả các máy tính trong mạng bằng các đường cáp khác nhau Cấu hình như vậy cung cấp đầy đủ cho toàn mạng vì vậy 12 Đồ án... trong một mạng star Hình 1.11 Star topology Tín hiệu được gửi từ mét máy tính qua Hub tới tất cả các máy tính trên mạng Mạng star có ưu điểm là quản lý tài nguyên tập trung Tuy nhiên mỗi máy tính đều nối vào bộ tập trung nên cần nhiều cáp và nếu bộ tập trung bị háng thì toàn bộ mạng sẽ ngừng hoạt động Nhưng nếu chỉ một máy tính bị háng thì không ảnh hưởng gì tới mạng Ring Ring Topology nối các máy tính. .. cáp Mạng máy tính một khía cạnh nào đó giống nh mét đường xe lửa Tuy nhiên trên mạng máy tính tất cả mọi thứ đều chuyển động đồng thời không ngừng Thực tế không phải nó xuất hiên đồng thời Rất nhiều máy tính phải chia sẻ truy cập tới cáp cái mà nối kết chúng Tuy nhiên nếu hai máy tính cùng gửi dữ liệu lên mạng cùng một lúc thì gói dữ liệu trên máy tính này có thể xung đột với gói dữ liệu trên máy tính. .. package Card mạng trên mỗi máy tính kiểm tra địa chỉ nhận trên các gói tại đoạn mạng của nó Hình 3.9 Kiểm tra địa chỉ cảu nơi nhận Dữ liệu từ cáp vào card mạng của máy đích Hình 3.10 Card mạng truyền gói dữ liệu vào máy in Phần mền mạng sẽ xử lý các gói trong card mạng Hệ điều hành mạng tại máy nhận tập hợp các gói nhận được thành một file và chuyển vào bộ nhí của máy tính và file này được gửi tới máy in... thuộc vào nhà sản xuất hệ điều hành mạng mà phần mền mạng của máy tính để bàn có thể có sẵn hoặc có thể tích hợp vào Novell Netware là một vệ điều hành mạng thông dụng mà phần mền mạng của máy tính client được cài thêm vào hệ điều hành đang hoạt động Một máy tính cần cả hệ điều hành để chạy độc lập và cần cả phần mềm mạng để truy cập mạng Ngoài ra phần mềm hệ điều hành mạng được tích hợp sắn trong vào... phương pháp 3.1.1 CSMA/CD Khi sử dụng phương pháp này mỗi máy tính trên mạng bao gồm cả server và client kiểm tra cáp để truyền dữ liệu Hình 3.2 Máy tính có thể và không thể truyền dữ liệu trên mạng Chỉ khi máy tính nhận thấy rằng cáp là rỗi và không có giao thông trên mạng thì nó truyền dữ liệu Khi máy tính truyền dữ liệu trên cáp thì không có một máy tính nào khác có thể truyền dữ liệu cho đến khi dữ liệu... háng thì toàn bộ mạng ngừng hoạt động Đắt vì sử dụng nhiều cáp Bảng 1.1 Ưu nhược diểm của các Topology Đồ án tốt nghiệp 1.4 Hệ điều hành mạng Một máy tính không thể làm việc nếu không có hệ điều hành, một mạng máy tính cũng không thể hoạt động nếu không có hệ điều hành mạng Không có hệ điều hành mạng thì máy tính không thể chia sẻ tài nguyên và không thể truy cập các tài nguyên của máy tính khác Tuỳ thuộc... từ cáp và chuyển nó sang tín hiệu byte có thể hiểu bởi máy tính 2.2.1 Chuẩn bị dữ liệu cho cáp mạng Trước khi tín hiệu được truyền đi trên mạng card mạng phải chuyển tín hiệu từ dạng tín hiệu máy tính sang tín hiệu có thể truyền trên mạng Dữ liệu truyền trong máy tính dọc theo hệ thống gọi là Bus Các bus có thể là 8-bit,16-bit, 32 bit tuỳ vào máy tính như vậy dữ liệu có thể truyền 8, 16 hay 32 bit đồng . máy tính cá nhân ngày nay thì tại sao mạng máy tính là cần thiết? Mạng máy tính là cần thiết vì mạng máy tính tăng hiệu quả và giảm giá thành. Mạng máy tính có được những cái đó vì ba nguyên. có mạng máy tính người sử dụng máy tính phải có riêng máy in, máy vẽ và các thiết bị ngoại vi khác. Chỉ có một cách để chia sẻ máy in là ngồi ngay tại máy tính nối với máy in. Hình 1.2 Máy. và máy in… Một mạng máy tính đơn giản nhất gồm hai máy tính được nối với nhau bởi cáp cho phép chúng chia sẻ dữ liệu. Tất cả các mạng máy tính đều bắt nguồn từ hệ thống đơn giản này. Mạng máy