đồ án kỹ thuật điện điện tử Vai trò là thiết bị tại lớp 3 của mô hình OSI

LỜI NÓI ĐẦUTin học và Viễn thông là hai thành phần cốt lõi của Công nghệ thông tin.Trong những năm gần đây, nhiều dự án phát triển công nghệ thông tin ở nướcta đã được triển khai theo cá

MỤC LỤC

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH

I SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG MÁY TÍNH

1.1 Lịch sử phát triển

1.2 Mục đích xây dựng mạng máy tính

1.3 Các yếu tố của mạng máy tính

1.3.1 Đường truyền vật lý

1.3.2 Kiến trúc mạng

1.4 Phân loại mạng máy tính

1.4.1 Phân loại theo khoảng cách địa lý

1.4.2 Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch

II MẠNG MÁY TÍNH CỤC BỘ (LAN)

2.1 Tổng quan về mạng cục bộ

2.2 Cấu hình mạng cục bộ

2.2.1 Phần mềm

2.2.2 Phần cứng

2.3 Cấu trúc liên kết mạng cục bộ

2.3.1 Cấu trúc liên kết hình sao (Star)

2.3.2 Cấu trúc liên kết dạng bus

2.3.3 Cấu trúc liên kết dạng vòng (Ring)

2.3.4 Mạng dạng kết hợp

2.4 Các phương tiện truyền dẫn

2.4.1 Cáp xoắn đôi

2.4.2 Cáp đồng trục

2.4.3 Cáp sợi quang

2.5 Hệ thống truyền dẫn

2.6 Các phương pháp truy nhập đường truyền

2.6.1 CSMA/CD

Trang

2.6.2 Token Bus

2.6.3 Token Ring

2.6.4 So sánh CSMA/CD với các phương pháp dùng thẻ bài

2.7 Các thiết bị kết nối chính của LAN

2.7.1 Bộ lặp (Repeater)

2.7.2 Cầu nối (Bridge)

2.7.3 Router (Bộ chọn đường)

2.7.4 Bộ chuyển tiếp (Switch)

2.7.5 HUB (Bộ tập chung)

2.7.6 Modem (Bộ điều chế và giải điều chế)

2.7.7 CSU/DSU

CHƯƠNG II: KIẾN TRÚC PHÂN TẦNG VÀ MÔ HÌNH OSI

2.1 Kiến trúc phân tầng

2.2 Mô hình OSI

2.3 Vai trò và chức năng của các tầng trong mô hình OSI

2.3.1 Tầng Vật lý (Physical Layer)

2.3.2 Tầng Liên kết dữ liệu (Data Link Layer)

2.3.3 Tầng Mạng (Network Layer)

2.3.4 Tầng Giao vận (Transport Layer)

2.3.5 Tầng Phiên (Session Layer)

2.3.6 Tầng Trình diễn (Presentation Layer)

2.3.7 Tầng Ứng dông (Application Layer)

CHƯƠNG III: CÁC CHUẨN MẠNG CỤC BỘ

3.1 Các chuẩn IEEE 802.X và ISO 8802.X

3.2 Các chuẩn khác

3.2.1 FDDI và CDDI

3.2.2 MAP và TOP

3.2.3 ARCnet

3.2.4 Mạng cục bộ ảo

CHƯƠNG IV: HỌ GIAO THỨC TCP/IP

4.1 Mô hình các tầng TCP/IP

4.2 Các giao thức tầng xử lý

4.3 Giao thức tầng Trạm – Trạm

4.3.1 Giao thức TCP

4.3.2 Giao thức UDP

4.4 Các giao thức tầng liên mạng

4.4.1 Giao thức IP

4.4.2 Giao thức ICMP

4.4.3 Giao thức ARP

4.4.4 Giao thức tầng liên mạng khác

4.5 Giao thức tầng Giao diện mạng

Chương V: An toàn thông tin trên mạng

5.1 Mở đầu

5.2 Các mức bảo vệ an toàn

5.2.1 Quyền truy nhập

5.2.2 Đăng ký tên/ mật khẩu

5.2.3 Mã hoá thông tin

5.2.4 Bảo vệ vật lý

5.2.5.Tường lửa

5.3 Bảo vệ thông tin bằng mật mã

5.3.1 Mật mã dữ liệu

5.3.2.Các phương pháp mật mã

5.3.2.1 Phương pháp đổi chỗ

5.3.2.2 Phương pháp thay thế

5.3.2.3 Phương pháp chuẩn DES

5.3.2.4 Khoá công khai

5.3.2.5 So sánh các phương pháp mật mã

CÁC TỪ VIẾT TẮT TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI NÓI ĐẦUTin học và Viễn thông là hai thành phần cốt lõi của Công nghệ thông tin.Trong những năm gần đây, nhiều dự án phát triển công nghệ thông tin ở nước

ta đã được triển khai theo các giải pháp tổng thể trong đó tích hợp hạ tầngtruyền thông máy tính với các chương trình Tin học ứng dụng Mạng máytính không còn là một thuật ngữ thuần tuý khoa học mà đang trở thành mộtđối tượng nghiên cứu và ứng dụng của nhiều người có nghề nghiệp và phạm

vi hoạt động khác nhau Nhu cầu hiểu biết về mạng máy tính ngày càng cao

và không chỉ dừng lại ở mức người sử dụng mà còn đi sâu hơn để làm chủ hệthống với tư cách là một kỹ sư về mạng máy tính Mạng máy tính, đặc biệt làmạng LAN là phổ biến nhất vì tính tập chung, thống nhất và dễ quản lý đồng thời phản ánh nhu cầu thực tế của các cơ quan, trường học, doanhnghiệp cần kết nối các hệ thống đơn lẻ thành mạng nội bộ để tạo khả năngtrao đổi thông tin, phân chia tài nguyên quý giá

Trong cuốn "Đồ án tốt nghiệp" của mình về mạng máy tính cục bộ(LAN), em xin trình bày một số vấn đề sau:

Chương I: Tổng quan về mạng máy tính

Chương II: Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI

Chương III: Các chuẩn mạng LAN

Chương IV: Họ giao thức TCP/IP

Chương V: An toàn thông tin trên mạng

Em xin chân thành cảm ơn sự dạy dỗ của các thầy cô trong khoa điện tử– viễn thông và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của thầy giáo VũĐức Lý để cuốn "Đồ án tốt nghiệp" này của em được hoàn thành đúng thờihạn Mặc dù đã rất cố gắng nhưng trong cuốn đồ án này không thể không cóđược những thiếu xót, em rất mong nhận được những sự góp ý quý báu từphía các thầy cô giáo và các bạn Em xin chân thành cảm ơn

Hà nội, tháng 3 năm 2006.

Sinh viên

Đàm Mạnh Hiệp

Chương I:

TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH

I SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG MÁY TÍNH

Sự kết hợp máy tính với các hệ thống truyền thông đặc biệt là Viễn thông đã tạo ra sự chuyển biến có tính cách mạng trong vấn đề tổ chức khai

thác và sử dụng các hệ thống máy tính Mô hình tập chung dùa trên các máytính lớn với phương thức khai thác theo "lô" đã được thay thế bởi một môhình tổ chức sử dụng mới, trong đó các máy tính đơn lẻ được kết nối lại đểcùng thực hiện công việc Một môi trường làm việc nhiều người sử dụng phântán đã hình thành, cho phép nâng cao hiệu quả khi khai thác tài nguyên chung

từ những vị trí địa lý khác nhau Các hệ thống như thế được gọi là các mạng máy tính.

Mạng máy tính ngày nay đã trở thành một lĩnh vực nghiên cứu phát triển

và ứng dụng cốt lõi của công nghệ thông tin, bao gồm rất nhiều vấn đề, từkiến trúc đến các nguyên lý thiết kế, cài đặt và các mô hình ứng dụng

Để giảm nhiệm vụ của máy xử lý trung tâm, người ta thêm vào các bộ tiền xử

lý để nối thành một mạng truyền tin, trong đó các thiết bị tập chung và dồn kênh dùng để tập chung các tín hiệu chuyển tới từ trạm cuối trên cùng một đường truyền Bộ dồn kênh có khả năng chuyển song song các thông tin do trạm cuối gửi tới, còn bộ tập chung không có khả năng đó và phải dùng bộ

nhớ đệm để lưu trữ tạm thời các thông tin

Từ đầu những năm 70, các máy tính đã được nối với nhau trực tiếp đểtạo thành một mạng máy tính nhằm phân tán tải của hệ thống và tăng độ tincậy.

Còng trong những năm 70, bắt đầu xuất hiện khái niệm Mạng truyền thông (Communication Network), trong đó các thành phần chính của nó là các nót mạng, được gọi là các bộ chuyển mạch dùng để hướng thông tin tới

đích của nó

Các nót mạng được nối với nhau bằng đường truyền, còn các máy tính

xử lý thông tin của người sử dụng (Host) hoặc các trạm cuối được nối trực

tiếp vào nót mạng để khi cần thì trao đổi thông tin qua mạng Bản thân cácnót mạng thường cũng là máy tính nên có thể đồng thời đóng cả vai trò máycủa người sử dụng

Từ thập kỷ 80 trở đi thì việc kết nối mạng mới được thực hiện rộng rãinhờ tỷ lệ giữa giá thành máy tính và chi phí truyền tin đã giảm đi rõ rệt do sựbùng nổ của các thế hệ máy tính cá nhân

Tăng độ tin cậy của hệ thống nhờ khả năng thay thế khi xảy ra sự cốđối với một máy tính nào đó (Rất quan trọng đối với các ứng dụng thời gianthực)

Ta thấy rằng khi hoạt động của máy tính là đơn lẻ thì chỉ xử lý đượcnhững công việc nhỏ mà thôi Để có thể lấy dữ liệu, phần mềm từ máy tínhnày sang máy tính khác đòi hỏi phải sử dụng thêm bộ nhớ phụ như: đĩa mềm,đĩa cứng hoặc phải tháo gỡ ổ đĩa cứng của máy tính này sang máy khác

copy Khi các máy tính được kết nối lại với nhau thì mọi việc trở nên đơngiản, nhanh gọn hơn và hiệu quả công việc cũng lớn hơn rất nhiều Bất cứmáy tính nào trong mạng đều có thể sử dụng tài nguyên của mạng và đồngthời nó cũng làm tăng tài nguyên của mạng.

Ví dụ: Máy in (Printer), nếu giả sử các máy tính không được nối mạngvới nhau, có 3 lùa chọn cho việc in Ên:

 Mua máy in cho tất cả các máy tính

 Di chuyển máy in tới máy tính có nhu cầu cần in

 Chép các tập tin cần in vào đĩa mang đến máy có máy in để in

Không có lùa chọn nào là tốt Mua nhiều máy in thì tốn chi phí Dichuyển máy in thường xuyên là cách tốt nhất để làm hư máy in hay máy tính

Và di chuyển các tập tin bằng đĩa đòi hỏi tập tin phải nhỏ (chép đĩa mềm) haycác máy tính phải có đĩa ngoài có dung lượng lớn Và điều tốt nhất là khi nốimạng thì máy in sẽ kết nối với mạng thông qua thiết bị Print Server Khi đó

dù ta đang ở đâu khi sử dụng máy tính có nối mạng với máy in thì ta đều cóthể sử dụng được máy in thông qua thiết bị Print Server

Mạng máy tính đã giúp xoá bỏ những bất lợi khi sử dụng máy tính đơn

lẻ Người sử dụng mạng có thể truy cập nhanh hơn, đón đầu những ứng dụngphát minh mới trên phạm vi rất lớn như toàn thế giới

1.3 Các yếu tố của mạng máy tính

Từ đây, ta có thể định nghĩa: Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính

được nối với nhau bởi các đường truyền vật lý theo mét kiến tróc nào đó.

1.3.1 Đường truyền vật lý

Đường truyền vật lý dùng để chuyển các tín hiệu điện tử giữa các máytính Các tín hiệu điện tử đó biểu thị các giá trị dữ liệu dưới dạng các xung nhịphân Tất cả các tín hiệu được truyền giữa các máy tính đều thuộc một dạngsóng điện từ (EM) nào đó, trải từ các tần số radio tới sóng cực ngắn (viba) và

tia hồng ngoại Tuỳ theo các tần số của sóng điện từ có thể dùng các đườngtruyền vật lý khác nhau để truyền các tín hiệu.

Các tần số radio có thể truyền bằng cáp điện (dây xoắn đôi hoặc đồngtrục) hoặc bằng phương tiện quảng bá

Sóng cực ngắn (viba) thường được dùng để truyền giữa các trạm mặt đất

và vệ tinh Chúng cũng được dùng để truyền các tín hiệu quảng bá từ mộttrạm phát tới nhiều trạm thu

Tia hồng ngoại là lý tưởng đối với nhiều loại truyền thông mạng Nó cóthể truyền giữa hai điểm hoặc quảng bá từ một điểm đến nhiều máy thu Tiahồng ngoại và các tần số cao hơn của ánh sáng có thể truyền qua các loại cápsợi quang

Các đặc trưng cơ bản của đường truyền vật lý là dải thông, độ suy hao và

độ nhiễu điện từ.

+ Dải thông của một đường truyền chính là độ đo phạm vi tần số

mà nó có thể đáp ứng được Ví dụ, dải thông của đường điện thoại là400ữ4000 Hz, cã nghĩa là nó có thể truyền các tín hiệu với các tần số nằmtrong phạm vi tần số từ 400 đến 4000 chu kỳ/giây

Tốc độ truyền dữ liệu trên đường truyền được gọi là thông lượng của

đường truyền - thường được tính bằng số lượng bít được truyền đi trong 1

giây (bps) Thông lượng còn được đo bằng một đơn vị khác là boud Boud

biểu thị số lượng thay đổi tín hiệu trong một giây Hai đơn vị boud và bit/skhông phải lúc nào cũng đồng nhất vì mỗi thay đổi tín hiệu có thể tương ứngvới vài bít Chỉ trong trường hợp mỗi thay đổi tín hiệu tương ứng với 1 bít thìhai tốc độ (theo boud và theo bit/s) mới bằng nhau

Dải thông của cáp truyền phụ thuộc vào độ dài cáp Cáp ngắn nói chung

có thể dải thông lớn hơn so với cáp dài Bởi vậy khi thiết kế cáp cho mạngphải chỉ rõ độ dài chạy cáp tối đa, vì ngoài giới hạn đó chất lượng truyền tínhiệu không còn đảm bảo

+ Độ suy hao là độ đo sự yếu đi của tín hiệu trên đường truyền Nó

cũng phụ thuộc vào độ dài cáp

+ Độ nhiễu điện từ (EMI – Electromagnetic Interference) gây ra

bởi tiếng ồn điện từ bên ngoài làm ảnh hưởng đến tín hiệu trên đường truyền.Hiện nay có hai loại đường truyền được sử dụng trong công việc kết nốimạng máy tính là đường truyền hữu tuyến (Cable) và đường truyền vô tuyến(Wireless)

Đường truyền hữu tuyến gồm:

+ Cáp đồng trục (Coaxial Cable)

+ Cáp xoắn đôi (Twisted Pair Cable), gồm 2 loại: có bọc kim(Shielded) và không bọc kim (Unshielded)

+ Cáp sợi quang (Fiber Optic Cable)

Đường truyền vô tuyến gồm có:

+ Sóng cực ngắn (Viba)

+ Tia hồng ngoại (Infrared)

1.3.2 Kiến trúc mạng

Kiến trúc mạng máy tính thể hiện cách nối các máy tính với nhau ra sao

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.

Cách nối máy tính được gọi là hình trạng (Topology) của mạng (gọi tắt

là Topo mạng).

Tập hợp các quy tắc, quy ước truyền thông được gọi là giao thức(Protocol) của mạng

Topo mạng:

Có hai kiểu nối mạng chủ yếu là điểm - điểm (Point-to-Point) và quảng

bá (broadcast hay Point-to-Multipoint).

Kiểu điểm - điểm: Các đường truyền nối từng cặp nót với nhau và mỗi

nót đều có trách nhiệm lưu trữ tạm thời sau đó chuyển tiếp dữ liệu đi cho tớiđích Do cách thức làm việc như thế nên mạng kiểu này còn gọi là mạng "lưu

và chuyển tiếp" (Store and Forward)

Kiểu quảng bá: Tất cả các nót phân chia chung một đường truyền vật

lý Dữ liệu được gửi đi từ một nót nào đó sẽ có thể được tiếp nhận bởi tất cảcác nót còn lại, bởi vậy cần chỉ ra địa chỉ đích của dữ liệu để mỗi nót căn cứvào đó kiểm tra dữ liệu có phải dành cho mình hay không

Giao thức mạng:

Việc truyền tín hiệu trên mạng cần phải có những quy tắc, quy ước vềnhiều mặt, từ khuôn dạng (cú pháp, ngữ nghĩa) của dữ liệu cho tới các thủ tụcgửi, nhận dữ liệu, kiểm soát hiệu quả và chất lượng truyền tin, xử lý các lỗi,

sự cố Yêu cầu về xử lý và trao đổi thông tin của người sử dụng càng cao thìcác quy tắc càng nhiều và phức tạp hơn Tập hợp tất cả các quy tắc, quy ước

đó được gọi là giao thức (protocol) của mạng Tuỳ theo sự lùa chọn của nhà

thiết kế mà có thể sử dụng các giao thức khác nhau

1.4 Phân loại mạng máy tính

Có nhiều cách phân loại mạng máy tính khác nhau tuỳ thuộc vào yếu tốchính được chọn làm chỉ tiêu phân loại, chẳng hạn như "khoảng cách địa lý",

"kỹ thuật chuyển mạch", hay "kiến trúc mạng"

1.4.1 Phân loại theo khoảng cách địa lý:

Mạng cục bộ (LAN – Local Area Networks): Là mạng nhỏ nhất trong

vài kilomet (như trong một toà nhà, khu trường học ) với khoảng cách lớnnhất giữa các máy tính nót mạng chỉ trong vòng vài chục kilomet trở lại.Công nghệ LAN cho phép kết nối từ một số đến vài nghìn máy tính cùng

trong mét LAN Chi phí cho công nghệ LAN tăng lên khi kết nối nhiều máytính, bởi vì nó đòi hỏi dung lượng đường truyền cũng phải tăng.

Mạng đô thị (MAN – Metropolitan Area Networks): Là mạng được cài

đặt trong phạm vi một đô thị hoặc một trung tâm kinh tế – xã hội có bán kínhkhoảng 100 km trở lại Kết nối của MAN thông qua đường truyền tốc độ cao(50ữ100 Mbps)

Mạng diện rộng (WAN – Wide Area Networks): Kết nối máy tính trong

nội bộ các quốc gia hay giữa các quốc gia trong cùng một châu lục Thôngthường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông Các WAN cóthể kết nối với nhau thành GAN hay tự nó đã là GAN

Mạng toàn cầu (GAN – Globle Area Networks): Kết nối máy tính từ

các châu lục khác nhau Thông thường kết nối này được thực hiện thông quamạng viễn thông và vệ tinh

1.4.2 Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch

+ Mạng chuyển mạch kênh (Circuit Switched Networks):

Khi có hai thực thể cần trao đổi thông tin với nhau thì giữa chúng sẽđược thiết lập một "kênh" cố định và được duy trì cho đến khi mét trong haibên ngắt liên lạc Các dữ liệu chỉ được truyền theo con đường cố định đó

Nhược điểm:

Tốn thời gian để thiết lập con đường (kênh) cố định giữa hai thực thể

Hiệu suất sử dụng đường truyền không cao vì sẽ có lúc kênh bị bỏkhông do cả hai bên đều hết thông tin cần truyền trong khi các thực thể kháckhông được phép sử dụng kênh truyền này

Mạng điện thoại là một ví dụ điển hình của mạng chuyển mạch kênh

+ Mạng chuyển mạch thông báo (Massage Switched Networks): Thông báo là một đơn vị thông tin của người sử dụng có khuôn dạng

được quy định trước Mỗi thông báo đều có chứa vùng thông tin điều khiển

trong đó chỉ định rõ đích của thông báo Căn cứ vào thông tin này mà mỗi nóttrung gian có thể chuyển thông báo tới nót kế tiếp theo đường dẫn tới đích của

nó Như vậy, mỗi nót cần lưu trữ tạm thời để "đọc" thông tin điều khiển trênthông báo để rồi sau đó chuyển tiếp thông báo đi Tuỳ thuộc vào điều kiện củamạng, các thông báo khác nhau có thể được gửi đi trên các con đường khácnhau

Ưu điểm:

Hiệu suất sử dụng đường truyền cao vì không bị chiếm dụng độc quyền

mà được phân chia giữa nhiều thực thể

Mỗi nót mạng (hay nót chuyển mạch thông báo) có thể lưu trữ thôngbáo cho tới khi kênh truyền rỗi mới gửi thông báo đi, do đó giảm được tìnhtrạng tắc nghẽn mạng

Có thể điều khiển việc truyền tin bằng cách sắp xếp độ ưu tiên cho cácthông báo

Có thể tăng hiệu suất sử dụng dải thông của mạng bằng cách gán địachỉ quảng bá để gửi thông báo đồng thời tới nhiều đích

Nhược điểm:

Không hạn chế kích thước của các thông báo, có thể dẫn tới phí tổn lưutrữ tạm thời cao và ảnh hưởng đến thời gian đáp (response time) và chấtlượng truyền đi Do vậy mà nó thích hợp với các dịch vụ thông tin kiểu thưđiện tử (Electrocnic Email) hơn là với các áp dụng có tính thời gian thực vìtồn tại độ trễ nhất định do lưu trữ và xử lý thông tin điều khiển tại mỗi nót

+ Mạng chuyển mạch gói (Packet Switched Networks):

Mỗi thông báo được chia thành nhiều phần nhỏ hơn được gọi là các gãi tin (Packet) có khuôn dạng quy định trước Mỗi gói tin cũng chứa thông tin

điều khiển, trong đó có địa chỉ nguồn (người gửi) và đích (người nhận) củagói tin Các gói tin thuộc về cùng một thông báo nào đó có thể được gửi điqua mạng để tới đích bằng nhiều con đường khác nhau

Ưu điểm: Các gói tin được giới hạn kích thước tối đa sao cho các nót

mạng có thể xử lý toàn bộ gói tin trong bộ nhớ mà không cần phải lưu trữ tạmthời trên đĩa Vì vậy nên mạng chuyển mạch gói truyền các gói tin qua mạngnhanh hơn và hiệu quả hơn mạng chuyển mạch thông báo

Nhược điểm: Việc tập hợp các gói tin để tạo lại thông báo ban đầu của

người sử dụng, đặc biệt trong trường hợp các gói được truyền theo nhiềuđường khác nhau là rất khó khăn Do đó cần phải đặt các cơ chế "đánh dấu"gói tin và phục hồi các gói tin bị thất lạc hoặc bị truyền lỗi cho các nót mạng

Do có ưu điểm mềm dẻo và hiệu suất cao hơn nên hiện nay mạng chuyểnmạch gói được dùng phổ biến hơn các mạng chuyển mạch thông báo Việctích hợp cả hai kỹ thuật chuyển mạch (kênh và gói) trong một mạng thống

nhất gọi là mạng dịch vụ tích hợp số (ISDN – Intergrated Services Digital

Networks) và nó đang là một trong những xu hướng phát triển của mạng ngàynay

2.1 Tổng quan về mạng cục bộ

Giải pháp đầu tiên của vấn đề ứng dụng máy tính trong công việc là tạo

ra các mạng LAN Vì các LAN có thể kết nối tất cả các workstation, các thiết

bị ngoại vi, các đầu cuối và các thiết bị khác trong một phạm vi hẹp của toànhà hay công sở, nhờ đó giúp các nhà kinh doanh thực hiện việc chia sẻ mộtcách hiệu quả các tập tin dữ liệu hay máy in

Mạng cục bộ LAN gồm có các máy tính, các card mạng, môi trường nốimạng, các thiết bị điều khiển tải và các thiết bị ngoại vi Bên cạnh việc tạođiều kiện chia sẻ hiệu quả các tập tin và máy in, LAN còn cung cấp khả năngthông tin liên lạc như email Chúng hội nhập: dữ liệu, truyền thông tin, tínhtoán và file server

Mạng cục bộ LAN có một số đặc trưng cơ bản sau cho phép ta phân biệtmạng LAN với các mạng khác, đặc biệt là với WAN:

 Đặc trưng địa lý: Mạng cục bộ thường được cài đặt trong một phạm vi

địa lý tương đối nhỏ, như trong một toà nhà, một khu đại học, một căn cứquân sự với đường kính của mạng (tức khoảng cách giữa hai trạm xa nhất)

có thể là từ vài chục mét tới vài chục kilomet trong điều kiện công nghệ hiệnnay

 Đặc trưng tốc độ truyền: Mạng cục bộ có tốc độ truyền thường cao hơn

so với mạng diện rộng Với công nghệ mạng hiện nay, tốc độ truyền củamạng cục bộ có thể đạt tới 100 Mbps

 Đặc trưng độ tin cậy: Tỷ suất lỗi (Error Rate) trên mạng cục bộ là thấp

hơn nhiều so với mạng diện rộng, có thể đạt từ 10-8ữ10-11

 Đặc trưng quản lý: Mạng cục bộ thường là sở hữu riêng của một tổ

chức nào đó (trường học, doanh nghiệp ) do vậy việc quản lý khai thác mạnghoàn toàn tập chung, thống nhất

Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ mạng thì các đặc trưng nóitrên cũng chỉ mang tính tương đối Sự phân biệt giữa mạng cục bộ và mạngdiện rộng sẽ ngày càng "mờ" hơn

Lợi Ých của mạng cục bộ

Cũng giống như mạng nói chung, mạng cục bộ có một số lợi Ých sau:

Chia sẻ thông tin, tài nguyên:

Mạng cục bộ cho phép người dùng truy nhập vào cơ sở dữ liệu chung,được quản lý tập chung trong các thiết bị lưu trữ Ví dụ như trong một công

ty, các bộ phận khác nhau cùng sở hữu một bộ tài liệu nào đó, và tại bất kỳthời điểm nào mạng cũng cho phép chia sẻ bộ tài liệu này

Truyền dữ liệu tốc độ cao:

Khi không sử dụng mạng cục bộ, người ta sử dụng con người và các dịch

vụ thư tín để gửi tài liệu đến các nơi khác nhau Nhờ có mạng cục bộ mà thưđiện tử được truyền qua mạng từ một trạm ở nơi này đến một trạm ở nơi khác.Điều này làm tăng tốc độ truyền thông tin và giảm bớt chi phí công việc

Giảm chi phí bởi việc chia sẻ tài nguyên, thiết bị:

Chức năng truyền thông tốc độ cao của mạng cục bộ cho phép tất cả cáctrạm chia sẻ các ổ đĩa (đĩa từ và đĩa quang), máy in và các thiết bị khác, bởivậy có thể giảm bớt chi phí

2.2 Cấu hình mạng cục bộ

2.2.1 Phần mềm

Để mạng có thể hoạt động được thì mỗi máy tính được kết nối vào mạngphải được cài đặt một hệ điều hành mạng (NOS – Network OperatingSystem) Đó là một hệ điều hành thao tác trên mạng cục bộ Ngoài hệ điềuhành mạng, còn có các trình điều khiển (Driver) dùng để điều khiển việctruyền thông giữa hệ điều hành mạng (NOS) và các card mạng (NIC –Network Interface Card)

Các hệ điều hành thông dụng hiện nay gồm Windows NT, Netware,Unix Các card mạng khác nhau sẽ có trình điều khiển khác nhau, và nóthường đi kèm card khi ta mua

2.2.2 Phần cứng

Một mạng cục bộ bao gồm các đường truyền dẫn, các bộ chuyển tiếp tínhiệu, các bộ điều khiển và các trạm đầu cuối Các bộ chuyển tiếp và các bộđiều khiển thường được gọi là các nót

Trạm cuối

Cỏc thiết bị được nối với mạng cục bộ được gọi là trạm cuối Cỏc thiết bịnày bao gồm mỏy tớnh cỏ nhõn, mỏy trạm, mỏy chủ, mỏy in Cỏc trạm cuốicần cú cỏc chương trỡnh ứng dụng để thực thi cỏc dịch vụ như thư điện tử,truyền tệp và một chương trỡnh điều khiển truyền thụng để truyền cỏc thụngtin cần thiết khi cỏc ứng dụng đú được thực thi

Bộ điều khiển

Cỏc thiết bị dựng để điều khiển việc truyền thụng như điều khiểngửi/nhận, điều khiển lỗi nhằm chuyển dữ liệu đến địa chỉ đớch chớnh xỏcđược gọi là bộ điều khiển Card mạng là một trong cỏc thiết bị thuộc loại này.Card mạng (NIC – Network Interface Card) cung cấp giao diện giữa đườngtruyền dẫn (cỏp mạng) và trạm cuối Những card này được lắp vào khe mởrộng bờn trong mỗi mỏy tớnh và mỏy phục vụ trờn mạng Vai trũ của cardmạng gồm:

 Chuẩn bị dữ liệu

 Gửi dữ liệu tới trạm cuối khỏc

 Điều khiển luồng dữ liệu giữa trạm cuối và hệ thống cỏp

 Nhận dữ liệu từ cỏp, chuyển chỳng thành cỏc byte để mỏy tớnh cú thể hiểu được

Node

(Station)

Controller

(Station) Hình 1-2 Cấu hình phần cứng

Đ ờng truyền

Bộ chuyển tiếp

Bộ điều khiển

Cáp chuyển tiếp

Chuyển đổi tín hiệu dữ liệu sang tín hiệu

điện hoặc quang

Điều khiển truyền thông dữ liệu

Bộ chuyển tiếp tín hiệu

Thiết bị dùng để chuyển đổi các tín hiệu nhận được từ các bộ điều khiểnthành các tín hiệu phù hợp với đường truyền, và ngược lại chuyển đổi các tínhiệu nhận được từ đường truyền và gửi nó vào bộ điều khiển gọi là bộ chuyểntiếp tín hiệu

2.3.1 Cấu trúc liên kết hình sao (Star)

ở dạng hình sao, tất cả các trạm được nối vào một thiết bị trung tâm cónhiệm vụ nhận tín hiệu từ các trạm và chuyển đến trạm đích của tín hiệu Tuỳtheo yêu cầu truyền thông trong mạng mà bộ điều khiển trung tâm có thể là

một bé chuyển mạch (Switch), mét bộ chọn đường (Router), hoặc đơn giản là mét bộ phân kênh (Hub).

Trong hình 1-3 dưới, mỗi trạm cuối trong mạng hình sao được kết nốivới bộ điều khiển trung tâm bằng một đường riêng biệt, do đó nó tạo ra dạnghình sao Vai trò thực chất của bộ điều khiển trung tâm này chính là thực hiệnviệc "bắt tay" giữa các cặp trạm cần trao đổi thông tin với nhau (đó là việctrao đổi thông tin giữa trạm cuối với bộ điều khiển trung tâm hoặc giữa trạmcuối này với trạm cuối khác), thiết lập liên kết điểm – điểm (Point – To –Point) giữa chúng

Nhược điểm:

Khả năng mở rộng mạng hoàn toàn phụ thuộc vào khả năng của bộ điều khiển trung tâm Khi bộ điều khiển trung tâm có sự cố thì toàn mạng ngừng hoạt động

Mạng yêu cầu nối độc lập riêng rẽ từng thiết bị ở các nót đến trung tâm

Độ dài đường truyền nối một trạm với trung tâm bị hạn chế (trong vòng 100mét, với công nghệ hiện tại)

Ưu điểm:

Lắp đặt đơn giản, dễ dàng cấu hình lại (thêm, bớt trạm), dễ dàng kiểmsoát và khắc phục sự cố Đặc biệt do sử dụng liên kết điểm - điểm nên tậndụng được tối đa tốc độ của đường truyền vật lý

Mạng dạng hình sao cho phép nối các máy tính vào một bộ tập chung(HUB) bằng cáp xoắn, giải pháp này cho phép nối trực tiếp máy tính vớiHUB không cần thông qua trục BUS, tránh được các yếu tố gây ngưng trệ

mạng Gần đây với sự phát triển của switching hub, mô hình này ngày càng

trở nên phổ biến và chiếm đa số các mạng mới lắp

2.3.2 Cấu trúc liên kết dạng Bus:

Mạng bao gồm một đường truyền dữ liệu tốc độ cao duy nhất Đườngtruyền này được gọi là Bus và được chia sẻ bởi nhiều nót Mỗi trạm được nốivào bus qua một đầu nối chữ T (T – connector) hoặc một bộ thu phát(Transceiver) Bất cứ khi nào cần truyền dữ liệu, trạm truyền Ên định địa chỉtrạm đích và truyền dữ liệu lên bus

H×nh 1-3 CÊu tróc liªn kÕt h×nh sao.

Tr¹m cuèi

Bé ®iÒu khiÓn

Thông tin được truyền từ bất kỳ trạm cuối nào đều được gửi tới tất cảcác nót Mỗi nót chỉ nhận dữ liệu khi dữ liệu đó đúng là dữ liệu gửi cho nó.

Mỗi đầu của bus được gắn một bộ kết cuối đặc biệt gọi là terminator Bé kết

cuối có tác dụng chặn tín hiệu để tránh tình trạng phản hồi tín hiệu (đối vớibus hai chiều) Vì trong trường hợp có tín hiệu phản hồi, đường truyền sẽ bịnhiễu và sẽ xuất hiện lỗi trong quá trình truyền

Đối với bus một chiều thì tín hiệu chỉ đi về một phía, lúc đó Terminatorphải được thiết kế sao cho các tín hiệu phải được phản hồi trở lại trên bus để

có thể đến được các trạm còn lại ở phía bên kia

Loại hình mạng này dùng dây cáp Ýt nhất, dễ lắp đặt Tuy vậy cũng cónhững bất lợi đó là sẽ có sự ùn tắc giao thông khi di chuyển dữ liệu với lưulượng lớn và khi có sự háng hóc ở đoạn nào đó thì rất khó phát hiện, một sựngừng trên đường dây để sửa chữa sẽ ngừng toàn bộ hệ thống

2.3.3 Cấu trúc liên kết dạng vòng (Ring)

Ở dạng vòng, tín hiệu được lưu chuyển trên vòng theo một chiều duy

nhất Mỗi trạm của mạng được nối với vòng qua mét bộ chuyển tiếp