THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG MẠNG LAN

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 tầng truyền thông máy tính với các chương trình tin học ứng dụng

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG MẠNG LAN Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS. Nguyễn Quốc Trung. Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Bình. Nhóm : 08 Lớp : 0712E3B. Hà Nội, tháng 10 năm 2009. LỜI NÓI ĐẦU 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 tầng truyền thông máy tính với các chương trình tin học ứng dụng. Mạng máy tính không còn là một thuật ngữ thuần túy khoa học mà đang trở thành một đối tượng nghiên cứu và ứng dụng của nhiều người có nghề nghiệp và phạm vi hoạt động khác nhau. Vì vậy, nhu cầu hiểu biết về mạng máy tính cũng ngày càng cao. xuất phát từ thực tế đó, em xin biên tập và hệ thống lại những kiến thức cơ bản về mạng LAN trên cơ sở những kiến thức đã được học ở trường và những kiến thức tham khảo được ở các tài liệu khác để giúp những ai có nhu cầu tìm hiểu về mạng LAN có thêm thông tin tham khảo trước khi bắt tay vào triển khai trong thực tế. bài viết này được hoàn thành nhờ sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy giáo, PGS.TS Nguyễn Quốc Trung, sự ủng hộ của bạn bè và mọi người xung quanh. Em xin cảm ơn tất cả. Hà Nội, tháng 10 năm 2009 Nguyễn Văn Bình CHƯƠNG I: KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ LAN Chương I. Kiến thức cơ bản về LAN. I.1. Tổng quan về mạng LAN. NỘI DUNG: I.1 Tổng quan về mạng LAN. I.2 Cấu trúc Topo của mạng. I.3 Các phương thức truy nhập đường truyền. I.4 Các loại đường truyền và các chuẩn của chúng. I.5 Hệ thống cáp mạng dùng cho LAN. I.6 Các thiết bị dùng để kết nối LAN. I.7 Các hệ điều hành mạng. I.1.1. Giới thiệu chung. • LAN (Local Area Network) là cách gọi phổ biến nhất hiện nay của mạng cục bộ. Mạng LAN ngày nay đã trở thành một phần không thể thiếu của hầu như bất kỳ tổ chức nào. CÁC ỨNG DỤNG MẠNG ĐẶC TÍNH Giao diện người sử dụng Ví dụ: Message, NOS, Network Management, Client Server, Application Security, Destop Video, Document Interchange Phân loại Local/Campus LAN WAN Phân loại Công cộng/chuyên dùng Đặc tính Cấu trúc Tốc độ Thủ tục Đặc tính Cấu trúc Tốc độ Thủ tục Hình 1-1: các thành phần của mạng dữ liệu. Mạng LAN nối các máy tính với nhau và cho phép người sử dụng có thể: • Liên lạc với nhau. • Chia sẻ thông tin. Chia sẻ tài nguyên. Mạng LAN là một nhân tố thiết yếu để thực hiện liên kết các bộ phận của một tổ chức, và do vậy ngày càng có tầm quan trọng chiến lược. Mạng dữ liệu kết nối các máy tính, chúng có thể là PC, trạm làm việc, máy tính Mini hoặc máy tính lớn được nối với nhau thành mạng theo các Topology (sơ đồ hình học) khác nhau với các cấu trúc khác nhau và sử dụng các thủ tục truyền thông khác nhau. Mạng dữ liệu có thể được chia thành 3 loại cơ bản sau: • Nhóm làm việc hoặc mạng phòng ban: Đó là một nhóm các máy tính (PC hoặc trạm làm việc) được nối với nhau và tạo thành một mạng LAN duy nhất. • Mạng Campus: Đó là một liên mạng nối hai hoặc nhiều LAN trong một tòa nhà nhiều tầng hoặc các LAN của một tòa nhà tại một trụ sở. • Mạng doanh nghiệp: Là một mạng liên kết các mạng LAN của doanh nghiệp tại trụ sở chính, cũng như các chi nhánh (khi doanh nghiệp có nhiều trụ sở và chi nhánh tại nhiều thành phố trong nước và trên thế giới). Một mạng LAN phải có khả năng nối các máy tính có công suất tính toán khác nhau, chạy các hệ điều hành khác nhau và với các thủ tục truyền thông khác nhau. Chương trình ứng dụng chạy trên máy tính, cùng với công suất tính toán của nó, sẽ xác định dải thông (Bandwidth) cần thiết mà mạng LAN phải đảm bảo cho nó để người sử dụng phải thấy là mạng phản ứng đủ nhanh. Máy tính để bàn ở đây có thể là PC, máy tính xách tay (Laptop) hoặc máy Mac. Khái niệm trạm làm việc (Work Station) thường là để chỉ một máy tính có công suất tính toán khá hơn và chạy UNIX. Khái niệm nhóm làm việc (Work Group) đang dần thay thế khái niệm phòng ban, và có thể chỉ một nhóm người cùng chia sẻ một hoạt động chung nào đó. Mạng Campus (khu Đại học) trước đây được dùng để chỉ mạng của một trường Đại học, nhưng ngày nay nó có ý nghĩa rộng hơn. Campus là bất kỳ tổ chức nào với một số tòa nhà nằm trên một diện tích do tổ chức đó kiểm soát, có nghĩa là ta có thể nối các tòa nhà đó với nhau bằng cáp riêng của tổ chức. Với nghĩa đó, Campus có thể là các Nhà máy, Văn phòng, các tòa nhà của cơ quan Chính phủ, các trường Đại học, .v.v… Hình 1-2: Mô hình mạng LAN. I.1.2. Sự phát triển của mạng LAN. Trong vòng 15 năm qua, LAN đã trở thành một công cụ có ý nghĩa chiến lược trong hoạt động của hầu như mọi tổ chức, nhất là các Doanh nghiệp. Mạng LAN được phát triển từ thủa ban đầu là để chia sẻ tài nguyên như Máy in và Đĩa cứng, tiếp đến là việc hỗ trợ cấu trúc khách/ chủ (Clien/Server), rồi đến mạng Doanh nghiệp và ngày nay là mạng đa dịch vụ số (ISDN). Vào những năm 60 và 70 của thế kỷ XX, cấu trúc mạng chiếm ưu thế là cấu trúc phân lớp, với công suất tính toán được tập trung ở máy tính lớn (Main Flame), còn các Terminal thì không có công suất xử lý (Terminal câm). Vào những năm 80, cùng với sự xuất hiện của PC, người sử dụng thấy rằng họ có thể thỏa mãn một phần lớn nhu cầu tính toán của họ mà không cần tới máy tính lớn. Việc tính toán và xử lý độc lập ngày càng phát triển và vai trò xử lý tập trung ngày càng giảm dần. Sau đó, LAN và các tiêu chuẩn cho phép nối các PC khác nhau để cùng hoạt động vì lợi ích chung đã xuất hiện. Sau đây là một số mốc lịch sử: • Năm 1979, truyền số liệu dạng đơn giản • Năm 1980, chuẩn Ethernet đầu tiên ra đời. • Năm 1982, các PC chia sẻ tài nguyên, nhưng sử dụng công suất tính toán của riêng mình. • Năm 1984, File server xuất hiện. • Năm 1986, Hệ điều hành mạng bắt đầu xuất hiện. • Năm 1988, xử lý phân tán xuất hiện. • Năm 1989, Router xuất hiện trên thị trường. • Năm 1990, nối các mạng có thủ tục khác nhau. • Năm 1993, chuyển mạch Ethernet được chấp nhận. • Năm 1994, chuẩn Fast Ethernet. • Năm 1995, chuyển mạch Token Ring xuất hiện. • Năm 1996, chuẩn ATM được chấp nhận. * LAN thế hệ thứ nhất: LAN thế hệ thứ nhất nối các máy để bàn với nhau để chia sẻ tài nguyên. Tiếp theo đó, các LAN được nối với nhau để tạo thành liên mạng bằng cách sử dụng Hub, Bridge hoặc Router. Mạng Doanh nghiệp với các chi nhánh ở xa nhau được hình thành thông qua việc sử dụng Router với các đường xa có tốc độ 64 Kbps, các đường truyền này có thể là Leased Line (đường thuê riêng) hoặc X.25. Các mạng LAN đều là loại sử dụng chung môi trường truyền, có nghĩa là một đường cáp duy nhất được dùng để truyền dữ liệu giữa các máy tính. * LAN thế hệ thứ hai: Thế hệ này được đặc trưng bởi công nghệ chuyển mạch và đa dịch vụ (Multimedia) trước đây được hiểu là các phương tiện truyền dẫn khác nhau như cáp đồng xoắn, cáp đồng trục, cáp quang. Gần đây, multimedia mới được hiểu là đa dịch vụ: dữ liệu, thoại và hình ảnh. Vấn đề khó khăn ngày nay là làm cách nào để nâng cấp mạng thế hệ thứ nhất lên mạng thế hệ thứ hai khi mà các ứng dụng mới và sự phát triển của mạng yêu cầu điều đó. I.1.3. Sự thành công của LAN. Tại sao LAN lại thành công như vậy? Sau đây chỉ là một số ít lý do giải thich sự thành công của LAN: • Mềm dẻo. • Dễ cài đặt. • Bền vững (Robustness). • Các chuẩn LAN được chấp nhận rộng rãi làm cho người sử dụng không bị lệ thuộc nhà cung cấp thiết bị. • Tỉ số giá/người sử dụng thấp. • Khả năng quản lý. Một sự phát triển khác là sự chuyển đổi từ Shared LAN (LAN dùng chung môi trường truyền) lên Switch LAN (LAN chuyển mạch). Theo các số liệu thống kê cho thấy, năm 2000 nhu cầu vể LAN chuyển mạch đã chiếm trên 50%. Không có lý do nào để tin rằng công nghệ LAN sẽ không còn phát triển tiếp để thỏa mãn những nhu cầu mới của người sử dụng. Tuy nhiên, một số chuyên gia dự đoán sự trở lại của các trung tâm tính toán tập trung và các Terminal đơn giản được nối tới trung tâm qua mạng cáp truyền hình sẽ làm tàn lụi đi thời đại của các máy tính cá nhân công suất lớn. Hình1-3: Sự tăng trưởng của LAN. I.1.4. Vai trò của mạng LAN trong tương lai. Nhiệm vụ của người quản lý mạng là phải thiết kế mạng thỏa mãn được 5 yêu cầu, nhất là yêu cầu thứ năm khi mà mạng đã cài đặt có giá thành lớn: • Performance (hiệu năng). • Scalability (mở rộng được). • Management Simplicity (quản lý đơn giản). • Affordability (chi phí chấp nhận được). • Migration Path (nâng cấp được). I.2. Cấu trúc Topo của mạng. I.2.1. Mạng dạng hình sao (Star Topology). Mạng dạng 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 phối mọi hoạt động trong mạng. Mạng dạng hình sao cho phép nối các máy tính vào một bộ tập trung (Hub) bằng cáp, giải pháp này cho phép nối trực tiếp máy tính với Hub không cần thông qua trục Bus, tránh được các yếu tố gây ngưng trệ mạng. [...]... chuẩn liên quan đến đi cáp mạng: − TIA/EIA-568-A Xác định chuẩn cho hệ đi cáp cho các toà nhà thương mại hỗ trợ mạng dữ liệu, thoại và video − TIA/EIA-569 Xác định cách xây dựng đường dẫn và không gian cho các môi trường viễn thông − TIA/EIA-606 Xác định hướng dẫn về thiết kế cho việc điều cơ sở hạ tầng viễn thông − TIA/EIA-607 Xác định các yêu cầu về nền và xây ghép cho cáp và thiết bị viễn thông Chuẩn... của LAN, đây là điểm kết nối dây trung tâm của mạng, tất cả các trạm trên mạng LAN được kết nối thông qua Hub Hub thường được dùng để nối mạng, thông qua những đầu cắm của nó người ta liên kết với các máy tính dưới dạng hình sao Một Hub thông thường có nhiều cổng nối với người sử dụng để gắn máy tính và các thiết bị ngoại vi Mỗi cổng hỗ trợ một bộ kết nối dùng cặp dây xoắn 10BaseT từ mỗi trạm của mạng. .. các đặc tả quốc tế để xác định cách thiết kế, xây dựng và quản lý hệ cáp có cấu trúc Chuẩn nầy xác định mạng cấu trúc hình sao Theo tài liệu TIA/EIA-568B, chuẩn nối dây được thiết kế để cung cấp các đặc tính và chức năng sau: − Hệ nối dây viễn thông cùng loại cho các tòa nhà thương mại − Xác định môi trường truyền thông, cấu trúc tôpô, các điểm kết nối, điểm đầu cuối, và sự quản lý − Hỗ trợ các sản phẩm,... dễ dàng cho việc kết nối các thiết bị khác nhau của các nhà sản xuất khác nhau Tiêu chuẩn quốc tế dùng cho các hệ thống mạng hiện nay là TIA/EIA 568B − Tiết kiệm và "linh hoạt" (Flexible): hệ thống cáp phải được thiết kế sao cho kinh tế nhất, dễ dàng trong việc di chuyển các trạm làm việc và có khả năng mở rộng sau này I.6 Các thiết bị dùng để kết nối LAN I.6.1 Modem (Bộ điều chế và giải điều chế)... ngừng Hình 1-6: Cấu trúc mạng dạng vòng I.2.4 Mạng dạng kết hợp * Kết hợp hình sao và tuyến (Star/Bus Topology): Cấu hình mạng dạng này có bộ phận tách tín hiệu (Spitter) giữ vai trò thiết bị trung 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... dữ liệu nên nó hoàn toàn không bị ảnh hưởng của nhiễu điện từ và tín hiệu truyền không thể bị phát hiện và thu trộm bởi các thiết bị điện tử của người khác Chỉ trừ nhược điểm khó lắp đặt và giá thành còn cao, nhìn chung cáp quang thích hợp cho mọi mạng hiện nay và sau này Sau đây là bảng tổng kết và so sánh giữa các loại cáp mạng dùng cho LAN Cáp đồng trục Cáp đồng trục Cáp sợi mỏng dày quang Đồng Đồng... việc thiết kế tương lai cho các sản phẩm viễn thông cho các doanh nghiệp thương mại − Khả năng lập kế hoạch và cài đặt kết nối viễn thông cho toà nhà thương mại mà không cần có trước kiến thức về sản phẩm sử dụng để đi dây − Điểm cuối cùng, có lợi cho người dùng vì nó chuẩn hóa việc đi dây và cài đặt, mở ra thị trường cho các sản phẩm và dịch vụ cạnh tranh trong các lĩnh vực về đi cáp, thiết kế, cài... kỹ thuật dùng trong các mạng cấu trúc vòng, chuyển thẻ bài tốc độ cao bằng phương tiện cáp sợi quang FDDI sử dụng hệ thống chuyển thẻ bài trong cơ chế vòng kép Lưu thông trên mạng FDDI bao gồm 2 luồng giống nhau theo hai hướng ngược nhau FDDI thường được sử dụng với mạng trục trên đó những mạng LAN công suất thấp có thể nối vào Các mạng LAN đòi hỏi tốc độ truyền dữ liệu cao và dải thông lớn cũng có... Tuy nhiên Modem có thể được dùng kết hợp với Router để nối kết các mạng qua điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN) Modem có thể lắp ngoài hoặc lắp ngay trong máy với các chuẩn khác nhau quy định về tốc độ và tính năng Hình 1-14: Hình ảnh Modem và việc kết nối với các thiết bị khác I.6.2 Multiplexor (Bộ dồn kênh) Hình 1-15: Dồn kênh và phân kênh tín hiệu Multiplexor là thiết bị có chức năng tổ hợp một... hỏng thì mạng vẫn hoạt động bình thường − Cấu trúc mạng đơn giản và các thuật toán điều khiển ổn định − Mạng có thể dễ dàng mở rộng hoặc thu hẹp * Những nhược điểm của mạng dạng 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 đến trung tâm Khoảng