xây dựng và triển khai hệ thống mạng lan theo mô hình mạng phân cấp trên các thiết bị mạng cisco

Theo xu hướng phát triển của xã hội ngày nay, ngành công nghệ thông tin là một trong những ngành không thể thiếu, mạng thông tin liên lạc trên thế giới ngày càng phát triển, mọi người ai cũng muốn cập nhật thông tin một cách nhanh nhất và chính xác nhất. Dựa vào những nhu cầu thực tế đó, vì vậy chúng ta phát triển hệ thống mạng, nâng cấp hệ thống mạng cũ, đầu tư trang thiết bị tiên tiến để tối ưu hóa thông tin một cách nhanh nhất. Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào các xí nghiệp, cơ quan, trường học là một trong những yếu tố rất quan trọng để đưa nước ta sánh vai cùng các cường quốc năm châu. Đất nước ngày càng phát triển cùng với nhiều sự chuyển biến trên thế giới nên tin học với con người là xu thế tất yếu để hội nhập với nền công nghiệp mới. Để đảm bảo nguồn thông tin luôn sẵn sàng và đáp ứng kịp thời cho nhu cầu truy xuất. Vì vậy ta phải quản lý thông tin một cách khoa học và thống nhất giúp con người dễ dàng trao đổi truy xuất và bảo mật thông tin. Tôi quyết định chọn đề tài “Xây dựng và triển khai hệ thống mạng LAN theo mô hình mạng phân cấp trên các thiết bị mạng Cisco”. Bởi vì đề tài rất thực tế, phù hợp với tình hình hiện nay. Giúp tôi có thêm kinh nghiệm, hiểu biết rõ một hệ thống mạng và dễ dàng thích nghi vào công việc sau khi ra trường. Mục đích của đề tài tìm hiểu và triển khai được một mô hình mạng phân cấp trên thiết bị mạng Cisco, một giải pháp mạng cho các công ty qui mô nhỏ và lớn. Đảm bảo khả năng tối thiểu về mặt quản trị, bảo mật và nâng cấp mở rộng một hệ thống mạng LAN.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH KHOA KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

XÂY DỰNG VÀ TRIỂN KHAI HỆ THỐNG MẠNG LAN THEO MÔ HÌNH MẠNG PHÂN CẤP TRÊN CÁC

THIẾT BỊ MẠNG CISCO

Giảng viên hướng dẫn : ThS NGUYỄN BÁ NHIỆM

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN CHÍ CÔNG

Mã số sinh viên: 110108114

Lớp : CÔNG NGHỆ THÔNG TIN C

Khoá : 2008 - 2012

Trà Vinh, tháng 8 năm 2012

LỜI MỞ ĐẦU

Theo xu hướng phát triển của xã hội ngày nay, ngành công nghệ thông tin làmột trong những ngành không thể thiếu, mạng thông tin liên lạc trên thế giới ngàycàng phát triển, mọi người ai cũng muốn cập nhật thông tin một cách nhanh nhất vàchính xác nhất Dựa vào những nhu cầu thực tế đó, vì vậy chúng ta phát triển hệ thốngmạng, nâng cấp hệ thống mạng cũ, đầu tư trang thiết bị tiên tiến để tối ưu hóa thôngtin một cách nhanh nhất

Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào các xí nghiệp, cơ quan, trường học làmột trong những yếu tố rất quan trọng để đưa nước ta sánh vai cùng các cường quốcnăm châu Đất nước ngày càng phát triển cùng với nhiều sự chuyển biến trên thế giớinên tin học với con người là xu thế tất yếu để hội nhập với nền công nghiệp mới Đểđảm bảo nguồn thông tin luôn sẵn sàng và đáp ứng kịp thời cho nhu cầu truy xuất Vìvậy ta phải quản lý thông tin một cách khoa học và thống nhất giúp con người dễ dàngtrao đổi truy xuất và bảo mật thông tin

Tôi quyết định chọn đề tài “Xây dựng và triển khai hệ thống mạng LAN

theo mô hình mạng phân cấp trên các thiết bị mạng Cisco” Bởi vì đề tài rất thực

tế, phù hợp với tình hình hiện nay Giúp tôi có thêm kinh nghiệm, hiểu biết rõ một hệthống mạng và dễ dàng thích nghi vào công việc sau khi ra trường

Mục đích của đề tài tìm hiểu và triển khai được một mô hình mạng phân cấptrên thiết bị mạng Cisco, một giải pháp mạng cho các công ty qui mô nhỏ và lớn Đảmbảo khả năng tối thiểu về mặt quản trị, bảo mật và nâng cấp mở rộng một hệ thốngmạng LAN

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên cho tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học TràVinh đã tạo điều kiện cho tôi được học tập nghiên cứu trong lĩnh vực Công nghệ thôngtin, cảm ơn quý lãnh đạo Khoa Kỹ thuật và Công nghệ cùng quý thầy cô của Bộ môncông nghệ thông tin đã tận tình giảng dạy tôi trong 4 năm học, hỗ trợ giúp đỡ, tạo điềukiện để tôi có thể thực hiện đồ án tốt nghiệp

Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn đến ThS Nguyễn Bá Nhiệm là người đã trực tiếp hướng dẫn tận tình cho tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài “xây dựng hệ

thống mạng LAN theo mô hình mạng phân cấp và triển khai trên thiết bị mạng Cisco”

Ngoài ra tôi xin cảm ơn các anh, chị ở Học viện mạng Cisco Trà Vinh, đã tạođiều kiện, động viên giúp đỡ tôi khi tôi làm đồ án này tại Học viện

Xin chân thành cảm ơn!

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Giảng viên hướng dẫn (ký và ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

Giảng viên phản biện

(ký và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

Chương 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Mục tiêu và lợi ích của đề tài 1

1.3 Mục đích đề tài 2

1.4 Phạm vi ứng dụng 2

1.5 Yêu cầu và hướng giải quyết: 2

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

2.1 Tổng Quan Về Mạng Máy Tính 3

2.1.1Vài nét về sự hình thành và phát triển của mạng máy tính 3

2.1.2 Định nghĩa mạng máy tính và mục đích của việc kết nối mạng 3

2.1.2.1 Định nghĩa mạng máy tính 3

2.1.2.2 Mục đích của việc kết nối mạng 4

2.1.3 Đặc trưng kỹ thuật của mạng máy tính 4

2.1.3.1 Đường truyền 4

2.1.3.2 Kỹ thuật chuyển mạch 5

2.1.3.3 Kiến trúc mạng 5

2.1.3.4 Hệ điều hành mạng 5

2.1.4 Phân loại mạng máy tính 6

2.1.4.1 Phân loại mạng theo khoảng cách địa lý 6

2.1.4.2 Phân loại mạng theo kỹ thuật chuyển mạch 7

2.1.4.3 Phân loại mạng theo kiến trúc mạng sử dụng 8

2.1.4.4 Phân loại mạng theo hệ điều hành mạng 8

2.1.5 Giới thiệu các mạng máy tính thông dụng nhất 9

2.1.5.1 Mạng cục bộ (LAN) 9

2.1.5.2 Mạng Wireless LAN 9

2.1.5.3 Mạng diện rộng kết nối LAN to LAN 10

2.1.5.4 Mạng INTRANET 10

2.1.5.5 Liên mạng INTERNET 10

2.2 Mô Hình OSI Và TCP/IP, Địa Chỉ IP V4.0, Kỹ Thuật VLSM Và CIDR 11

2.2.1 Mô hình OSI 11

2.2.1.2 Khái niệm mô hình OSI 11

2.2.1.3 Giao thức trong mô hình OSI 13

2.2.1.4 Các chức năng trong mô hình OSI 14

2.2.2 Bộ giao thức TCP/IP 16

2.2.2.1 Giới thiệu về TCP/IP 16

2.2.2.2 Chức năng của các tầng 16

2.2.2.3 So sánh giữa mô hình tham chiếu OSI và mô hình TCP/IP 18

2.2.3 Địa chỉ IP v4.0 19

2.2.3.1 Các hệ đếm thông dụng 19

2.2.3.2 IP address và Subnetmask V4 20

2.2.4 Kỹ thuật VLSM và CIDR 26

2.2.4.1 kỹ thuật VLSM (Variable Length Subnet Mask) 26

2.2.4.2 Kỹ thuật CIDR (Classless Inter-Domain Routing) 27

2.3 Mạng Lan Và Các Thiết Bị Mạng LAN 27

2.3.1 Kiến thức cơ bản về mạng LAN 27

2.3.1.1 Cấu trúc topo của mạng cục bộ 27

2.3.1.2 Mạng dạng sao (Star Topology) 28

2.3.1.3 Mạng dạng tuyến (Bus Topology) 29

2.3.1.4 Mạng dạng vòng (Ring Topology) 29

2.3.1.5 Mạng dạng kết hợp 30

2.3.2 Các phương thức truy cập đường truyền 31

2.3.2.1 Phương thức CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 31

2.3.2.2 Phương pháp Token Bus 32

2.3.2.3 Phương pháp Token Ring 33

2.3.2.4 Phương thức FDDI 35

2.3.3 Hệ thống cáp mạng dùng cho mạng LAN 35

2.3.3.1 Cáp xoắn 35

2.3.3.2 Cáp đồng trục 36

2.3.3.3 Cáp sợi quang 37

2.3.4 Các thiết bị dùng để nối mạng LAN 37

2.3.4.2 Bridge – Cầu 38

2.3.4.3 Switch - Bộ chuyển mạch 40

2.3.4.4 Router - Bộ định tuyến 40

2.3.4.5 Repeater - Bộ lặp tín hiệu 41

2.3.4.6 Layer 3 Switch - Bộ chuyển mạch có định tuyến 41

2.3.4.7 Card mạng – NIC 42

2.3.5 Các chuẩn bấm cáp mạng xoắn đôi: 43

2.4 Mô Hình Mạng Phân Cấp 45

2.4.1 Giới thiệu cơ bản về mô hình mạng phân cấp 45

2.4.2 Cấu trúc mạng phân cấp 45

2.4.3 Những thuận lợi của mạng phân cấp 47

2.4.3.1 Khả năng mở rộng 47

2.4.3.2 Dự phòng 48

2.4.3 3 Hiệu suất 48

2.4.3.4 Bảo mật 48

2.4.3.5 Quản lý 49

2.4.3.6 Bảo trì 49

2.4.4 Khó khăn khi triển khai mạng phân cấp 50

2.4.5 Nguyên tắc thiết kế mạng phân cấp 50

2.4.5.1 Đường kính mạng 50

2.4.5.2 Liên kết băng thông 51

2.4.5.3 khả năng dự phòng 51

2.4.6 Chuyển mạch trong mạng phân cấp 52

2.4.6.1 Luồng lưu lượng mạng 52

2.4.6.2 Đo luồng lưu lượng 53

2.4.6.3 Phân tích cộng động người sử dụng 54

2.4.6.4 Lưu trữ dữ liệu và phân tích dữ liệu máy chủ 56

2.4.6.5 Sơ đồ cấu hình 57

2.4.7 Các tính năng của thiết bị chuyển mạch 59

2.4.8 Chuyển đổi tính năng trong một mạng phân cấp 64

2.5 VLAN 70

2.5.2 Khái niệm về VLAN 70

2.5.2.1 Giới thiệu về VLAN 70

2.5.2.2 Miền quảng bá với VLAN và router 71

2.5.2.3 Hoạt động của VLAN 73

2.5.2.4 Lợi ích của VLAN 75

2.5.2.5 Các loại VLAN 76

2.6 Giao Thức Định Tuyến Tĩnh Và Định Tuyến Động 78

2.6.1 Giới thiệu 78

2.6.2 Giới thiệu về định tuyến tĩnh 78

2.6.2.1 Giới thiệu về định tuyến 78

2.6.2.2 Hoạt động của định tuyến tĩnh 79

2.6.2.3 Cấu hình đường cố định 80

2.6.2.4 Cấu hình đường mặc định cho router chuyển gói đi 82

2.6.2.5 Kiểm tra cấu hình đường cố định 83

2.6.2.6 Xử lý sự cố 84

2.6.3 Tổng quan về định tuyến động 85

2.6.3.1 Giới thiệu về giao thức định tuyến động 85

2.6.3.2 Autonmous system (AS) (Hệ thống tự quản) 86

2.6.3.3 Mục đích của giao thức định tuyến và hệ thống tự quản 86

2.6.3.4 Phân loại các giao thức định tuyến 87

2.6.3.5 Tổng quát về giao thức định tuyến trên router 92

2.6.3.6 Cấu hình định tuyến 92

2.6.3.7 Các giao thức định tuyến 92

2.6.3.7.1 RIP 92

2.6.3.7.2 IGRP 93

2.6.3.7.3 EIGRP 94

2.6.3.7.4 OSPF 95

2.7 Tổng Quan Về Các Dịch Vụ Trên Mạng LAN Và Internet 96

2.7.1 Dịch vụ tên miền – Domain Name System (DNS) 96

2.7.2 DHCP là viết tắt của Dynamic Host Configuration Protocol (Giao thức Cấu hình Host Động) 96

2.7.4 Thư điện tử - Electronic Mail (E_mail ) 98

2.7.5 HTTP- Giao thức truyền siêu văn bản (Hypertext Transfer Protocol) 99 2.7.6 HTTPS 99

2.7.7 Đăng nhập từ xa – Telnet 99

2.7.8 Ssh 99

Chương 3 PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 101

3.1 Yêu cầu chức năng 101

3.2 Yêu cầu phi chức năng 101

3.3 Thiết kế mô hình 102

3.4 Thiết kế dữ liệu 102

Chương 4 CÀI ĐẶT – THỬ NGHIỆM 110

4.1 Chuẩn bị 110

4.2 Cấu hình và thử nghiệm hệ thống 112

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 153

5.1 Kết luận 153

5.1.1 Kết quả đạt được 153

5.1.2 Hạn chế 154

5.2 Hướng phát triển 154

TÀI LIỆU THAM KHẢO 154

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.2.1: Tương quan giữa OSI và TCP 18

Hình 2.2.8: Phân lớp địa chỉ Ipv4 21

Bảng 2.2.2: Giá trị các Octet 21

Bảng 2.2.3: Lớp địa chỉ IP 22

Bảng 2.2.4: Default Subnet Masks 23

Bảng 3.1: Địa chỉ ip của các phòng ban 106

Bảng 3.2: Địa chỉ ip của các dịch vụ 109

Bảng 4.1:Địa chỉ Ip 110

Bảng 4.2: Bảng VLAN 111

Bảng 4.3: VTP 116

Bảng 4.4: Ip các dịch vụ mạng nội bộ 132

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.2.1: Chuẩn ANSI 11

Hình 2.2.2: Chuẩn ITU 11

Hình 2.2.3: Minh hoạ mô hình OSI 13

Hình 2.2.4: Minh hoạ phương thức giao tiếp của OSI 14

Hình 2.2.5: Mô hình TCP/IP 16

Hình 2.2.6: Tiến trình gửi và nhận dữ liệu 17

Bảng 2.2.1: Tương quan giữa OSI và TCP 18

Hình 2.2.8: Phân lớp địa chỉ Ipv4 21

Hình 2.2.9: CIDR 27

Hình 2.3.1: Mạng dạng sao 28

Hình 2.3.2: Mạng LAN đấu theo kiểu Bus 29

Hình 2.3.3: Mạng LAN đấu theo kiểu Ring 30

Hình 2.3.4: Mạng LAN đấu theo kiểu kết hợp 31

Hình 2.3.7: Cấu trúc mạng dạng vòng của FDDI 35

Hình 2.3.8: Hub 38

Hình 2.3.9: Bridge 40

Hình 2.3.10: Switch 40

Hình 2.3.11: Router 41

Hình 2.3.13: Switch layer 3 42

Hình 2.3.14: Card mạng 43

Hình 2.3.15: Chuẩn A 43

Hình 2.3.16: Chuẩn B 43

Hình 2.3.17: Cách đấu cáp thẳng 44

Hình 2.3.18: Cách đấu cáp chéo 44

Hình 2.4.1: Mô hình mạng phân cấp 45

Hình 2.4.2: Lớp truy cập (Access layer) 46

Hình 2.4.3: Lớp phân phối (Distribution layer) 46

Hình 2.4.4: Lớp lõi (Core layer) 47

Hình 2.4.5: Mô hình mạng phân cấp 50

Hình 2.4.6: Đường kính mạng 51

Hình 2.4.7: Liên kết băng thông 51

Hình 2.4.8: Dự phòng 52

Hình 2.4.9: Solarwinds Orion 8.1 NetFlow Analysis 54

Hình 2.4.10: Ban nhân sự 55

Hình 2.4.11: Ban tài chính 56

Hình 2.4.11: client-server 56

Hình 2.4.12: server-server 57

Hình 2.4.13: Sơ đồ cấu hình 58

Hình 2.4.14: Thiết bị chuyển mạch có cấu hình cố định 59

Hình 2.4.15: Thiết bị chuyển mạch mô-đun 59

Hình 2.4.16: Chuyển mạch xếp lớp 60

Hình 2.4.17: Mật độ cổng 61

Hình 2.4.18: Tỷ lệ chuyển tiếp 62

Hình 2.4.19: Kết hợp các liên kết 63

Hình 2.4.20: Quyền trên Ethernet 63

Hình 2.4.21: Chức năng Layer 3 64

Hình 2.4.22: Chuyển mạch lớp truy cập 66

Hình 2.4.23: Chuyển mạch lớp phân phối 68

Hình 2.4.24: Chuyển mạch lớp lõi 69

Hình 2.5.2 Miền quảng bá trên 3 switch khác nhau 72

Hình 2.5.3: VLAN 3 miền quảng bá trên 1 switch 72

Hình 2.5.4: VLAN cố định 73

Hình 2.5.5: VLAN động 74

Hình 2.5.6: Chia VLAN theo port 75

Hình 2.5.7: Tất cả các user gắn vào cùng port là cùng VLAN 76

Hình 2.5.8: 3 loại thành viên VLAN 76

Hình 2.5.9: Xác định thành viên VLAN theo port 77

Hình 2.5.10: Xác định thành viên VLAN theo địa chỉ MAC 77

Hình 2.6.1: IP route 79

Hình 2.6.2: Cấu hình IP route 79

Hình 2.6.3: Cấu hình IP route 80

Hình 2.6.4: Ip route 81

Hình 2.6.5: Ip route 83

Hình 2.6.6: Ip route 83

Hình 2.6.7: kiểm tra ip route 84

Hình 2.6.8: Router Sterling Ping đến địa chỉ 172.16.5.1 85

Hình 2.6.9: Router Hoboken ping đến địa chỉ 172.16.5.1, 172.16.1.1 85

Hình 2.6.10: Một AS là bao gồm các router hoạt động dưới cùng một cơ chế quản trị 86

Hình 2.6.11: Chuyển bảng định tuyến trong router 88

Hình 2.6.13: Gói tin LSA 90

Hình 2.6.15: Tính toán SPF trong các router 91

Hình 3.1: Mô hình mạng phân cấp công ty ABC 102

Hình 4.1: Mô hình mạng phân cấp của công ty ABC 113

Hình 4.2: Địa chỉ DHCP Server 126

Hình 4.3: Thiết lập DHCP Server 127

Hình 4.4: Phòng Quản Trị Nhân Sự 128

Hình 4.5: Phòng Kinh Doanh 128

Hình 4.6: Ping giữa phòng quản trị nhân sự và phòng tài chính 129

Hình 4.7: Ping giữa phòng quản trị nhân sự và phòng kinh doanh 129

Hình 4.9: Ping từ phòng tư vấn đầu tư đến phòng quản trị 131

Hình 4.10: Ping từ phòng quản trị đến phòng kế hoạch 132

Bảng 4.4: Ip các dịch vụ mạng nội bộ 132

Hình 4.11: Địa chỉ ip Webserver LAN 133

Hình 4.12: HTTP & HTTPS ở chế độ on 134

Hình 4.13: Địa chỉ ip của FTP SERVER LAN 134

Hình 4.14: FTP ở trạng thái on 135

Hình 4.15: Địa chỉ MAIL SERVER LAN 135

Hình 4.16: EMAIL SERVER ở chế độ on 136

Hình 4.17: Địa chỉ ip DNS SERVER LAN 136

Hình 4.18: DNS ở chế độ on 137

Hình 4.19: Phòng tài chính truy cập web bằng địa chỉ IP 138

Hình 4.20: Phòng tài chính truy cập web bằng tên web 138

Hình 4.21: Phòng quản trị sử dụng dịch vụ FTP 139

Hình 4.22: Thiết lập tài khoản Email ở phòng quản trị nhân sự 140

Hình 4.23: Phòng tổ chức lao động gửi Email cho phòng đầu tư 140

Hình 4.24: Trạng thái gửi Email thành công 141

Hình 4.25: Phòng đầu tư kiểm tra Email 141

Hình 4.26: Phòng kế hoạch truy cập dịch vụ HTTP 144

Hình 4.27: Phòng kế hoạch truy cập dịch vụ HTTPS 145

Hình 2.28: phòng kế hoạch tracert đến địa chỉ 209.165.200.3 145

Hình 4.29: Phòng tài chính truy cập dịch vụ FTP 147

Hình 4.30: Phòng tư vấn đầu tư truy cập dịch vụ web 148

Hình 4.31: Phòng quản trị telnet đến R1 149

Hình 4.32: Phòng kinh doanh telnet đến R1 150

Hình 4.33: PC Server truy cập Web Server LAN 152

Hình 4.34: FTP Server truy cập đến phòng quản trị mạng 152

BẢNG VIẾT TẮT

Tên Viết Tắt Tên Tiếng Anh

ACL Access Control List

DHCP Dynamic Host Configuration Protocol

DNS Domain Name System

FTP File Transfer Protocol

ICMP Internet Control Message Protocol

IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineer

IP Internet Protocol

LAN Local Area Network

MAC Medium Access Control address

MAN Metropolitan Area Network

NIC Network Interface Center

OSI Open Systems Interconnect

QOS Quality of Service

SMTP Simple Message Transfer Protocol

TCP Transmission Control Protocol

TOPO Topology

VLAN Virtual Local Are Network

VTP VLAN Trunking Protocol

WAN Wide Area Network

SPF Shortest Path First

AS Autonmous system

LSA Link state advertisement

RIP Routing information Protocol

IGRP Interior Gateway Routing Protocol

EIGRP Enhanced Inteior Gateway Routing ProtocolOSPF Open Shortest Path First

IMAP Internet Message Access Protocol

POP3 Post Office Protocol Version 3

NNTP Network News Transfer Protocol

HTTP Hypertext Transfer Protocol

HTTPS Hypertext Transfer Protocol Secure

VLSM Variable Length Subnet Mask

CIDR Classless Inter-Domain Routing

Chương 1 ĐẶT VẤN ĐỀ1.1 Lý do chọn đề tài

Ngày nay, với các nhu cầu ngày càng cao của con người, khoa học và côngnghệ ngày càng phát triển để đáp ứng các nhu cầu đó Trong mỗi tổ chức, mỗi doanhnghiệp đều có cơ sở hạ tầng mạng riêng của mình, chỉ khác nhau ở quy mô và cách tổchức Mọi tổ chức, các doanh nghiệp ngày càng muốn phát triển để tăng lợi nhuận,chính vì vậy cơ sở hạ tầng mạng ngày càng được nâng cấp mở rộng để đáp ứng chocác hoạt động đó Đi kèm với việc công nghệ phát triển là sự mở rộng không ngừng vềquy mô và chất lượng của cơ sở vật chất trang thiết bị, của hạ tầng mạng Tất cả các tổchức, các doanh nghiệp đều khác nhau, nhưng sự ảnh hưởng của hệ thống mạng đốivới hoạt động của doanh nghiệp hầu như không thay đổi Thực tế, khi doanh nghiệpphát triển, mạng lưới phát triển không chỉ về quy mô và tính phức tạp, mà còn trong ýnghĩa và giá trị Hạ tầng mạng còn đặc biệt quan trọng khi mọi hoạt động của các tổchức, doanh nghiệp phụ thuộc hầu hết vào chúng

Với một nguồn tài nguyên quan trọng thì việc đảm bảo cho nguồn tài nguyênnày có thể hoạt động liên tục là một vấn đề thiết yếu Ngoài ra, các hệ thống mạngngày càng phát triển mạnh, với công nghệ mới, thiết bị mới, nên việc đảm bảo cho hệthống hoạt động một cách linh hoạt là vô cùng khó khăn và quan trọng

Là người quản trị thì cần phải biết những gì đang xảy ra trên hệ thống mạng củamình vào mọi lúc, bao gồm thời gian thực Nắm bắt mọi thông tin lịch sử về sử dụng,hiệu suất, và tình trạng của tất cả các ứng dụng, thiết bị và tất cả dữ liệu trên mạng.Chính vì vậy việc triển khai xây dựng hệ thống mạng LAN theo mô hình mạng phâncấp trên các thiết bị mạng Cisco là một giải pháp tối ưu đối với mọi tổ chức, doanhnghiệp, cơ quan, trường học

1.2 Mục tiêu và lợi ích của đề tài

Vận dụng các kiến thức mạng máy tính từ cơ bản đến nâng cao để xây dựngmột mô hình mạng LAN theo mô hình mạng phân cấp cho một công ty, doanh nghiệphoạt động qui mô tương đối lớn Dựa trên mô hình mạng phân cấp giúp cho ngườiquản trị mạng dễ dàng quản lý, mở rộng và các vấn đề sự cố trên hệ thống mạng có thểgiải quyết nhanh chóng

Thiết kế mạng phân cấp chia một hệ thống mạng thành nhiều lớp riêng biệt.Mỗi lớp cung cấp một số chức năng đặc biệt mà định nghĩa những qui luật trong toàn

hệ thống mạng Bởi việc chia các chức năng khác nhau trong hệ thống mạng, thiết kếmạng theo từng mô đun làm cho dễ dàng mở rộng và thực hiện

Mô hình thiết kế mạng phân cấp được chia thành 3 lớp: Access, Distribution và Core

Triển khai một hệ thống mạng LAN phân cấp hoàn chỉnh trên phần mềm Cisco packet tracer

1.5 Yêu cầu và hướng giải quyết:

Về cơ sở lý thuyết: Chúng ta nên tìm hiểu về hệ thống mạng máy tính, các mô

hình OSI, TCP/IP, mạng LAN, các thiết bị và dịch vụ trong LAN và internet, tìm hiểu

về mô hình mạng phân cấp, các giao thức định tuyến trong các thiết bị của Cisco, tìmhiểu về VLAN

Về thực hành (Demo): Biết cách thao tác trên phần mềm Cisco packet tracer.

Hiểu các câu lệnh để cấu hình cho các thiết bị mạng của Cisco Thiết kế và triển khai

mô hình mạng cho một công ty theo mô hình mạng phân cấp

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng Quan Về Mạng Máy Tính

2.1.1 Vài nét về sự hình thành và phát triển của mạng máy tính

Mạng máy tính được hình thành do nhu cầu của con người muốn chia sẻ vàdùng chung dữ liệu Máy tính là một công cụ tuyệt vời giúp tạo dữ liệu, bảng tính,hình ảnh và nhiều dạng thông tin khác nhau, nhưng không cho phép bạn nhanh chóngchia sẻ dữ liệu mà bạn đã tạo nên Nếu không có hệ thống mạng thì dữ liệu chỉ có thểsao chép ra đĩa mềm làm mất nhiều thời gian và công sức

Từ năm 1960 đã xuất hiện các mạng xử lý trong đó các trạm cuối (Terminal)thụ động được nối vào một máy xử lý trung tâm Máy xử lý trung tâm làm tất cả mọiviệc, từ quản lý các thủ tục nhập xuất dữ liệu, quản lý sự đồng bộ của các trạm cuối cho đến việc xử lý các ngắt từ các trạm cuối Để nhận nhiệm vụ của máy xử lý trungtâm, người ta thêm vào các tiền xử lý để nối thành mạng truyền tin, trong đó các thiết

bị tập trung và dồn kênh dùng để tập trung trên một đường truyền các tín hiệu gửi tới

từ trạm cuối Sự khác nhau giữa hai thiết bị này là bộ dồn kênh có khả năng truyềnsong song các thông tin do các trạm cuối gửi tới, còn bộ tập trung không có khả năng

đó nên phải dùng bộ nhớ đệm để lưu trữ tạm thời các thông tin

Từ đầu những năm 1970 máy tính đã được nối với nhau trực tiếp để tạo thànhmột mạng máy tính nhằm chia sẻ tài nguyên và tăng độ tin cậy

Cũng trong những năm 1970 bắt đầu xuất hiện khái niệm mạng truyền thông,trong đó các thành phần chính của nó là các nút mạng, được gọi là các bộ chuyểnmạch dùng để hướng thông tin đến các đích của nó Các nút mạng được nối với nhaubằng đường truyền còn các máy tính xử lý thông tin của người sử dụng hoặc các trạmcuối được nối trực tiếp vào các nút mạng để khi cần thì trao đổi thông tin qua mạng.Bản thân các nút mạng thường cũng là các máy tính nên có thể đồng thời đóng cả vaitrò máy của người sử dụng

2.1.2 Định nghĩa mạng máy tính và mục đích của việc kết nối mạng

2.1.2.1 Định nghĩa mạng máy tính

Nói một cách ngắn gọn thì mạng máy tính là tập hợp các máy tính độc lập(Autonomous) được kết nối với nhau thông qua các đường truyền vật lý và tuân theocác quy ước truyền thông nào đó

Khái niệm máy tính độc lập được hiểu là các máy tính không có máy nào cókhả năng khởi động hoặc đình chỉ một máy khác.

Các đường truyền vật lý được hiểu là các môi trường truyền tín hiệu vật lý (cóthể là hữu tuyến hoặc vô tuyến)

Các quy ước truyền thông chính là cơ sở để các máy tính có thể (nói chuyện)được với nhau và nó là một yếu tố quan trọng hàng đầu khi nói về công nghệ mạngmáy tính

2.1.2.2 Mục đích của việc kết nối mạng

Việc kết nối máy tính thành mạng từ lâu đã trở thành một nhu cầu khách quanvì:

- Có rất nhiều công việc về bản chất là phân tán hoặc về thông tin, hoặc về xử

lý hoặc cả hai đòi hỏi có sự kết hợp truyền thông với xử lý hoặc sử dụng phương tiện

từ xa

- Chia sẻ các tài nguyên trên mạng cho nhiều người sử dụng tại một thời điểm(ổ cứng, máy in, ổ CD Rom…)

- Nhu cầu liên lạc, trao đổi thông tin nhờ phương tiện máy tính

- Các ứng dụng phần mềm đòi hỏi tại một thời điểm cần có nhiều người sửdụng, truy cập vào cùng một cơ sở dữ liệu

2.1.3 Đặc trưng kỹ thuật của mạng máy tính

Một mạng máy tính có các đặc trưng kỹ thuật cơ bản như sau:

Thông thường người ta hay phân loại đường truyền theo hai loại:

- Đường truyền hữu tuyến: Các máy tính được nối với nhau bằng các dây cápmạng

- Đường truyền vô tuyến: Các máy tính truyền tín hiệu với nhau thông qua cácsóng vô tuyền với các thiết bị điều chế/giải điều chế ở các đầu mút

2.1.3.2 Kỹ thuật chuyển mạch

Là đặc trưng kỹ thuật chuyển tín hiệu giữa các nút trong mạng, các nút mạng cóchức năng hướng thông tin tới đích nào đó trong mạng, hiện tại có các kỹ thuật chuyểnmạch như sau:

- Kỹ thuật chuyển mạch kênh: Khi có hai thực thể cần truyền thông với nhau thìgiữa chúng sẽ thiết lập một kênh cố định và duy trì kết nối đó cho tới khi hai bên ngắtliên lạc Các dữ liệu chỉ truyền đi theo con đường cố định đó

- Kỹ thuật chuyển mạch thông báo: Thông báo là một đơn vị dữ liệu của người

sử dụng có khuôn dạng được quy định trước Mỗi thông báo có chứa các thông tin điềukhiển trong đó chỉ rõ đích cần truyền tới của thông báo Căn cứ vào thông tin điềukhiển này mà mỗi nút trung gian có thể chuyển thông báo tới nút kế tiếp trên conđường dẫn tới đích của thông báo

- Kỹ thuật chuyển mạch gói: Ở đây mỗi thông báo được chia ra thành nhiều góinhỏ hơn được gọi là các gói tin (Packet) có khuôn dạng qui định trước Mỗi gói tincũng chứa các thông tin điều khiển, trong đó có địa chỉ nguồn (người gửi) và địa chỉđích (người nhận) của gói tin Các gói tin của cùng một thông báo có thể được gửi điqua mạng tới đích theo nhiều con đường khác nhau

2.1.3.3 Kiến trúc mạng

Kiến trúc mạng máy tính (Network Architecture) thể hiện cách nối các máy tínhvới nhau và tập hợp các quy tắc, quy ước mà tất cả các thực thể tham gia truyền thôngtrên mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt

Khi nói đến kiến trúc của mạng người ta muốn nói tới hai vấn đề là hình trạngmạng (Network Topology) và giao thức mạng (Network Protocol):

- Network Topology: Cách kết nối các máy tính với nhau về mặt hình học mà tagọi là topo của mạng Các hình trạng mạng cơ bản đó là: Hình sao, hình Bus, hìnhvòng

- Network Protocol: Tập hợp các quy ước truyền thông giữa các thực thể truyềnthông mà ta gọi là giao thức (hay nghi thức) của mạng Các giao thức thường gặp nhấtlà: TCP/IP, NETBIOS, IPX/SPX…

2.1.3.4 Hệ điều hành mạng

Hệ điều hành mạng là một phần mềm hệ thống có các chức năng sau:

- Quản lý tài nguyên của hệ thống, các tài nguyên này gồm:

Tài nguyên thông tin (về phương diện lưu trữ) hay nói một cách đơn giản làquản lý tệp Các công việc về lưu trữ tệp, tìm kiếm, xoá, copy, nhóm, đặt các thuộctính đều thuộc nhóm công việc này

Tài nguyên thiết bị: Điều phối việc sử dụng CPU, các thiết bị ngoại vi để tối ưu hoá việc sử dụng

- Quản lý người dùng và các công việc trên hệ thống

Hệ điều hành đảm bảo giao tiếp giữa người sử dụng, chương trình ứng dụng vớithiết bị của hệ thống

- Cung cấp các tiện ích cho việc khai thác hệ thống thuận lợi (ví dụ Format đĩa,sao chép tệp và thư mục, in ấn chung )

Các hệ điều hành mạng thông dụng nhất hiện nay là: WindowsNT,Windows9X, Windows 2000, Windows server 2003, Windows xp, Windows 7,Windows server 2008, Unix, Novell …

2.1.4 Phân loại mạng máy tính

Có nhiều cách phân loại mạng khác nhau tuỳ thuộc vào yếu tố chính được chọndùng để làm chỉ tiêu phân loại, thông thường người ta phân loại mạng theo các tiêu chínhư sau:

- Khoảng cách địa lý của mạng

- Kỹ thuật chuyển mạch mà mạng áp dụng

- Kiến trúc mạng

- Hệ điều hành mạng sử dụng…

Tuy nhiên trong thực tế, người ta thường chỉ phân loại theo hai tiêu chí đầu tiên

2.1.4.1 Phân loại mạng theo khoảng cách địa lý

Nếu lấy khoảng cách địa lý làm yếu tố phân loại mạng thì ta có mạng cục bộ,mạng đô thị, mạng diện rộng, mạng toàn cầu

- Mạng cục bộ (LAN - Local Area Network): Là mạng được cài đặt trong phạm

vi tương đối nhỏ hẹp Mạng cục bộ (LAN) là một hệ truyền thông tốc độ cao đượcthiết kế để kết nối các máy tính và các thiết bị xử lý dữ liệu khác cùng hoạt động vớinhau trong một khu vực nhỏ như trong một toà nhà, một xí nghiệp với khoảng cáchlớn nhất giữa các máy tính trên mạng trong vòng vài kilomet trở lại

- Mạng đô thị (MAN - Metropolitan Area Network): Là mạng được cài đặttrong phạm vi một đô thị, một trung tâm văn hoá xã hội, có bán kính tối đa khoảng 100kilomet trở lại.

- Mạng diện rộng (WAN - Wide Area Network): Là mạng có diện tích bao phủrộng lớn, phạm vi của mạng có thể vượt biên giới quốc gia thậm chí cả lục địa

- Mạng toàn cầu (GAN - Global Area Network): Là mạng được kết nối có phạm

vi trải rộng toàn cầu Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễnthông và vệ tinh

2.1.4.2 Phân loại mạng theo kỹ thuật chuyển mạch

Nếu lấy kỹ thuật chuyển mạch làm yếu tố chính để phân loại sẽ có: Mạngchuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch thông báo và mạng chuyển mạch gói

- Mạng chuyển mạch kênh (Circuit Switched Network): Khi có hai thực thể cầntruyền thông với nhau thì giữa chúng sẽ thiết lập một kênh cố định và duy trì kết nối

đó cho tới khi hai bên ngắt liên lạc Các dữ liệu chỉ truyền đi theo con đường cố định

đó Nhược điểm của chuyển mạch kênh là tiêu tốn thời gian để thiết lập kênh truyền cốđịnh và hiệu suất sử dụng mạng không cao

- Mạng chuyển mạch thông báo (Message Switched Network): Thông báo làmột đơn vị dữ liệu của người sử dụng có khuôn dạng được quy định trước Mỗi thôngbáo có chứa các thông tin điều khiển trong đó chỉ rõ đích cần truyền tới của thông báo.Căn cứ vào thông tin điều khiển này mà mỗi nút trung gian có thể chuyển thông báotới nút kế tiếp trên con đường dẫn tới đích của thông báo Như vậy mỗi nút cần phảilưu giữ tạm thời để đọc thông tin điều khiển trên thông báo, nếu thấy thông báo khônggửi cho mình thì tiếp tục chuyển tiếp thông báo đi Tuỳ vào điều kiện của mạng màthông báo có thể được chuyển đi theo nhiều con đường khác nhau

Ưu điểm của phương pháp này là:

- Hiệu suất sử dụng đường truyền cao vì không bị chiếm dụng độc quyền màđược phân chia giữa nhiều thực thể truyền thông

- Mỗi nút mạng có thể lưu trữ thông tin tạm thời sau đó mới chuyển thông báo

đi, do đó có thể điều chỉnh để làm giảm tình trạng tắc nghẽn trên mạng

- Có thể điều khiển việc truyền tin bằng cách sắp xếp độ ưu tiên cho các thôngbáo

- Có thể tăng hiệu suất sử dụng giải băng thông của mạng bằng cách gắn địa chỉquảng bá (Broadcast Addressing) để gửi thông báo đồng thời tới nhiều đích.

Nhược điểm của phương pháp này là:

Không hạn chế được kích thước của thông báo dẫn đến phí tổn lưu giữ tạm thờicao và ảnh hưởng đến thời gian trả lời yêu cầu của các trạm

- Mạng chuyển mạch gói (Packet Switched Network): Ở đây mỗi thông báođược chia ra thành nhiều gói nhỏ hơn được gọi là các gói tin (Packet) có khuôn dạngqui định trước Mỗi gói tin cũng chứa các thông tin điều khiển, trong đó có địa chỉnguồn (người gửi) và địa chỉ đích (người nhận) của gói tin Các gói tin của cùng mộtthông báo có thể được gởi đi qua mạng tới đích theo nhiều con đường khác nhau

Phương pháp chuyển mạch thông báo và chuyển mạch gói là gần giống nhau.Điểm khác biệt là các gói tin được giới hạn kích thước tối đa sao cho các nút mạng(các nút chuyển mạch) có thể xử lý toàn bộ gói tin trong bộ nhớ mà không phải lưu giữtạm thời trên đĩa Bởi vậy nên mạng chuyển mạch gói truyền dữ liệu hiệu quả hơn sovới mạng chuyển mạch thông báo

Tích hợp hai kỹ thuật chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói vào trong mộtmạng thống nhất được mạng tích hợp số (ISDN: Integated Services Digital Network)

2.1.4.3 Phân loại mạng theo kiến trúc mạng sử dụng

Kiến trúc của mạng bao gồm hai vấn đề: Hình trạng mạng (Network Topology)

và giao thức mạng (Network Protocol)

Hình trạng mạng: Cách kết nối các máy tính với nhau về mặt hình học mà ta gọi

2.1.4.4 Phân loại mạng theo hệ điều hành mạng

Nếu phân loại theo hệ điều hành mạng người ta chia ra theo mô hình mạngngang hàng, mạng khách/chủ hoặc phân loại theo tên hệ điều hành mà mạng sử dụng:

Windows NT, Windows server 2003, Windows xp, Windows server 2008, Unix,Novell…

2.1.5 Giới thiệu các mạng máy tính thông dụng nhất

2.1.5.1 Mạng cục bộ (LAN)

Một mạng cục bộ là sự kết nối một nhóm máy tính và các thiết bị kết nối mạngđược lắp đặt trên một phạm vị địa lý giới hạn, thường trong một toà nhà hoặc một khucông sở nào đó

Sự ra đời của Wireless LAN đã làm thay đổi khái niệm cũ về mạng LAN, vìchúng có khả năng kết nối người sử dụng di chuyển dùng máy tính xách tay, các thiết

bị cá nhân di động …

Mạng Wireless LAN có các đặc tính sau:

- Tiết kiệm được chi phí thiết lập các đường mạng trong tòa nhà và chi phí bảodưỡng

- Tiết kiệm được thời gian

- Khả năng mở rộng và quản lý cao: Do đặc tính dễ bổ sung các điểm truy cậptrên mạng mà không mất thêm chi phí đi dây hay đi lại dây thông thường Mạng khôngdây đặc biệt thuận tiện đối với những địa điểm khó đi dây Kết nối không dây luônluôn sẵn sàng, các tổ chức, doanh nghiệp sẽ không gặp phải trường hợp bị mất, đứthay hỏng dây dịch vụ của mình

- Tính linh động: Những người dùng máy laptop đã có thể di chuyển khắp nơitrong khu làm việc, dễ dàng kết nối với tài nguyên của hệ thống hữu tuyến Các nhân

viên có thể truy cập vào mạng LAN của công ty từ sân bay hoặc khách sạn khi đi côngtác…

2.1.5.3 Mạng diện rộng kết nối LAN to LAN

Mạng diện rộng bao giờ cũng là sự kết nối của các mạng LAN, mạng diện rộng

có thể trải trên phạm vi một vùng, quốc gia hoặc cả một lục địa thậm chí trên phạm vitoàn cầu

- Tốc độ truyền dữ liệu không cao

- Phạm vi địa lý không giới hạn

- Thường triển khai dựa vào các công ty truyền thông, bưu điện và dùng các hệthống truyền thông này để tạo dựng đường truyền

- Một mạng WAN có thể là sở hữu của một tập đoàn/tổ chức hoặc là mạng kếtnối của nhiều tập đoàn/tổ chức

2.1.5.4 Mạng INTRANET

Thực sự là một mạng INTERNET thu nhỏ vào trong một cơ quan/công ty/tổchức hay một bộ/ngành giới hạn phạm vi người sử dụng, có sử dụng các công nghệkiểm soát truy cập và bảo mật thông tin

Được phát triển từ các mạng LAN, WAN dùng công nghệ INTERNET

- Là sở hữu chung của toàn nhân loại

- Càng ngày càng phát triển mãnh liệt

2.2 Mô Hình OSI Và TCP/IP, Địa Chỉ IP V4.0, Kỹ Thuật VLSM Và CIDR

ANSI (American National Standards Institute): là một tổ chức của hơn 1000thành viên của nhiều quốc gia đã đưa ra chuẩn này cho nền kỹ thuật điện tử

Hình 2.2.1: Chuẩn ANSIITU (International Telecommunication Union): ITU ra đời ở Paris 1865 Sau đó

nó trở thành một phần của Liên Hợp Quốc vào năm 1947 và được đặt tại Geneve,Switzerland Chuẩn này dùng trong Radio, TV và cơ sở hạ tầng của mạng

Hình 2.2.2: Chuẩn ITUISO (International Standards Organization): Là một tập hợp những tổ chứcchuẩn của 130 quốc gia Trụ sở chính đặt tại Geneve, Switzerland Chuẩn này được ápdụng trong khoa học, kỹ thuật, kinh tế…

Trong máy tính chuẩn này được áp đặt trong 7 tầng của mạng và chúng ta biết đó làOSI model

2.2.1.2 Khái niệm mô hình OSI

Mô hình OSI (Open Systems Inter Connection): Là mô hình tương kết những

hệ thống mở, là mô hình được tổ chức ISO đề xuất từ năm 1977 và công bố vào đầu

năm 1984 Để các máy tính và các thiết bị mạng có thể truyền thông với nhau phải cónhững quy tắc giao tiếp được các bên chấp nhận Mô hình OSI là một khuôn mẫu giúpchúng ta hiểu dữ liệu đi xuyên qua mạng như thế nào đồng thời cũng giúp chúng tahiểu được các chức năng mạng diễn ra tại mỗi lớp.

Trong mô hình OSI có 7 lớp, mỗi lớp mô tả một phần chức năng độc lập Sựtách lớp của mô hình này đã mang lại những lợi ích sau:

- Chia hoạt động thông tin mạng thành những phần nhỏ hơn, đơn giản hơn giúpchúng ta dễ khảo sát và dễ tìm hiểu hơn

- Chuẩn hoá các thành phần mạng để cho phép phát triển mạng từ nhiều nhàcung cấp sản phẩm

- Ngăn chặn được tình trạng sự thay đổi của một lớp là ảnh hưởng đến các lớpkhác, như vậy giúp mỗi lớp có thể phát triển độc lập và nhanh chóng hơn

- Mô hình tham chiếu OSI định nghĩa các quy tắc nội dung sau:

+ Cách thức các thiết bị giao tiếp và truyền thông được nối với nhau

+ Các phương pháp để các thiết bị trên mạng khi nào thì được truyền dữ liệu,khi nào thì không được truyền

+ Cách thức vận tải, truyền, sắp xếp kết nối với nhau

+ Cách thức đảm bảo các thiết bị duy trì tốc độ truyền dữ liệu thích hợp.+ Cách biểu diễn một bit thiết bị truyền dẫn

- Mô hình tham chiếu OSI được chia thành 7 lớp với các chức năng như sau:+ Application Layer (Lớp ứng dụng): Giao diện giữa ứng dụng và mạng.+ Presentation Layer (Lớp trình bày): Thoả thuận khuôn dạng trao đổi dữliệu

+ Session Layer (Lớp phiên): Cho phép người sử dụng thiết lập các kiểu kếtnối

+ TransPort Layer (Lớp vận chuyển): Đảm bảo truyền thông giữa hai hệthống

+ Network Layer (Lớp mạng): Định hướng dữ liệu truyền trong môi trườngliên mạng

+ Datalink Layer (Lớp liên kết dữ liệu): Xác định việc truy xuất đến các thiếtbị

+ Physical Layer (Lớp vật lý): Chuyển đổi dữ liệu thành các bit và truyền đi.

Hình 2.2.3: Minh hoạ mô hình OSI

2.2.1.3 Giao thức trong mô hình OSI

Trong mô hình OSI có hai loại giao thức chính được áp dụng: Giao thức có liên kết (connection - oriented) và giao thức không liên kết (connectionless)

Giao thức có liên kết: Trước khi truyền dữ liệu hai tầng đồng mức cần thiết lập

một liên kết lôgic và các gói tin được trao đổi thông qua liên kết này, việc có liên kếtlôgic sẽ nâng cao độ an toàn trong truyền dữ liệu

Giao thức không liên kết: Trước khi truyền dữ liệu không thiết lập liên kết

lôgic và mỗi gói tin được truyền độc lập với các gói tin trước hoặc sau nó Như vậyvới giao thức có liên kết, quá trình truyền thông phải gồm 3 giai đoạn phân biệt:

- Thiết lập liên kết (lôgic): Hai thực thể đồng mức ở hai hệ thống thương lượngvới nhau về tập các tham số sẽ sử dụng trong giai đoạn sau (truyền dữ liệu)

- Truyền dữ liệu: Dữ liệu được truyền với các cơ chế kiểm soát và quản lý kèmtheo (như kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu, cắt hay hợp dữ liệu ) để tăng cường

độ tin cậy và hiệu quả của việc truyền dữ liệu

- Hủy bỏ liên kết (lôgic): Giải phóng tài nguyên hệ thống đã được cấp phát choliên kết để dùng cho liên kết khác Đối với giao thức không liên kết thì chỉ có duy nhấtmột giai đoạn truyền dữ liệu mà thôi Gói tin của giao thức: Gói tin (Packet) được hiểunhư là một đơn vị thông tin dùng trong việc liên lạc, chuyển giao dữ liệu trong mạngmáy tính Những thông điệp (message) trao đổi giữa các máy tính trong mạng, đượctạo dạng thành các gói tin ở máy nguồn và những gói tin này khi đến đích sẽ được kết

hợp lại thành thông điệp ban đầu Một gói tin có thể chứa đựng các yêu cầu phục vụ,các thông tin điều khiển và dữ liệu.

Hình 2.2.4: Minh hoạ phương thức giao tiếp của OSI

2.2.1.4 Các chức năng trong mô hình OSI

Physical Layer: Là tầng thấp nhất trong 7 tầng của OSI Tầng này bao gồm

Cables, Connectors, Card mạng, Repeaters… Những giao thức (Protocols) tại tầng này

sẽ được phát sinh và đảm nhận việc truyền và nhận tín hiệu

Data link Layer: Đây là tầng thứ hai của OSI, nó điều khiển việc giao tiếp giữa

tầng Network và tầng Physical Chức năng chính của tầng này là phân chia dữ liệuthành các frame riêng biệt nhận được từ tầng Network Thiết bị nằm ở tầng này như làSwitch…Frame là một gói thông tin (package), nó không chỉ mang dữ liệu mà cònchứa địa chỉ hay những thông tin kiểm tra lỗi …Tầng này được phân chia thành haiSub-layers: MAC (Media Access Control) và LLC (Logical Link Control)

Network Layer: Chức năng chính của Network Layer là dịch địa chỉ mạng và

quyết định chuyển dữ liệu từ phía máy gởi tới máy nhận như thế nào

Tầng Network xác định con đường tốt nhất từ máy A đến máy B ở một mạng khác nhờvào bảng chỉ đường (routing) Thiết bị nằm ở tầng này là Router được dùng để nốinhóm mạng lại với nhau

Transport Layer: Tầng này bảo đảm dữ liệu được truyền từ máy A đến máy B

một cách chính xác, an toàn Đây cũng là tầng rất quan trọng trong OSI, vì nếu không

có tầng này thì dữ liệu không thể xác định được đích đến Những dịch vụ làm việc trêntầng này đó là TCP (Transmission Control Protocol) của TCP/IP protocol, SPXSequence Packet Exchange) của IPX/SPX protocol

Chức năng chủ yếu của tầng vận chuyển gồm :

- Làm trung gian, tạo giao diện quan hệ giữa những gì mà tầng mạng cung cấpvới những yêu cầu truyền tải dữ liệu của người dùng

- Nhận dữ liệu từ tầng giao dịch, chia chúng ra thành các phần nhỏ nếu cầnthiết, chuyển chúng cho tầng mạng và kiểm tra việc truyền tải sao cho không bỏ sóthoặc trùng lắp

- Thiết lập, duy trì và giải phóng các nối kết vận chuyển

- Tách biệt các tầng cao với các kỹ thuật của tầng mạng nhằm đảm bảo việcthay đổi các công nghệ trong tầng mạng sẽ không phải thay đổi các phần mềm ở cáctầng cao

Session Layer:

Tầng này chịu trách nhiệm thiết lập và duy trì kết nối giữa hai máy trên mạng.Tầng này cũng quyết định máy nào sẽ giao tiếp trước tiên và giao tiếp trong bao lâu thìchấm dứt Đồng thời cũng chịu trách nhiệm quản lý các hội thoại (Dialogs) giữa haimáy Ta có các dạng hội thoại sau:

- Simplex-dialog

- Half-duplex dialog

- Full-duplex dialog

Presentation Layer:

Presentation layer đóng vai trò trung chuyển giữa Application và Network

Đảm bảo thông tin của nơi nhận và nơi gởi có thể hiểu được nhau và có nhiệm vụdịch thông tin ra thành những tiêu chuẩn chung

Presentation cũng đảm nhận việc mã hoá và nén để dữ liệu được an toàn

2.2.2 Bộ giao thức TCP/IP

2.2.2.1 Giới thiệu về TCP/IP

Giao thức (protocol) là các chuẩn, qui ước để trao đổi thông tin với nhau trongmạng Các máy muốn truyền thông tin cho nhau phải có một qui tắc, chuẩn để hai máyhiểu nhau gọi là giao thức TCP/IP (Transmisson Control Protocol/ Internet Protocol)

là bộ giao thức cho phép kết nối các hệ thống mạng không đồng nhất lại với nhau.Ngày nay, TCP/IP được sử dụng rộng rãi trong các mạng cục bộ cũng như trên mạngInternet toàn cầu

TCP/IP được xem là giản lược của mô hình tham chiếu OSI với bốn tầng như sau:

- Tầng ứng dụng (Application Layer)

- Tầng vận chuyển (Transport Layer)

- Tầng Internet (Internet Layer)

- Tầng Network Access (Network Access Layer)

Tầng Internet.

Tầng Internet hay còn gọi là tầng mạng, chịu trách nhiệm xử lý các gói tin trênmạng, các phương thức truyền tin Đây là tầng quan trọng nhất trong cấu trúc TCP/IPnhư IP, ICMP…

Tầng Transport.

Tầng vận chuyển phụ trách luồng dữ liệu giữa hai trạm thực hiện các ứng dụngcủa tầng trên Tầng này có hai giao thức chính: TCP (Transmission Control Protocol)

và UDP (User Datagram Protocol) TCP cung cấp một luồng dữ liệu tin cậy giữa haitrạm, nó sử dụng các cơ chế như chia nhỏ các gói tin của tầng trên thành các gói tin cókích thước thích hợp cho tầng mạng bên dưới, báo nhận gói tin, đặt hạn chế thời giantime - out để đảm bảo bên nhận biết được các gói tin đã gửi đi Do tầng này đảm bảotính tin cậy, tầng trên sẽ không cần quan tâm đến nữa UDP cung cấp một dịch vụ đơngiản hơn cho tầng ứng dụng Nó chỉ gửi các gói dữ liệu từ trạm này tới trạm kia màkhông đảm bảo các gói tin đến được tới đích Các cơ chế đảm bảo độ tin cậy cần đượcthực hiện bởi tầng trên.

Tầng Application.

Tầng ứng dụng là tầng trên cùng của mô hình TCP/IP bao gồm các tiến trình vàcác ứng dụng cung cấp cho người sử dụng để truy cập mạng Có rất nhiều ứng dụngđược cung cấp trong tầng này, mà phổ biến là: Telnet: sử dụng trong việc truy cậpmạng từ xa, FTP (File Transfer Protocol): dịch vụ truyền tệp, Email: dịch vụ thư tínđiện tử, WWW (World Wide Web)

Hình 2.2.6: Tiến trình gửi và nhận dữ liệuCũng tương tự như trong mô hình OSI, khi truyền dữ liệu, quá trình tiến hành

từ tầng trên xuống tầng dưới, qua mỗi tầng dữ liệu được thêm vào một thông tin điềukhiển được gọi là phần header Khi nhận dữ liệu thì quá trình xảy ra ngược lại, dữ liệu

được truyền từ tầng dưới lên và qua mỗi tầng thì phần header tương ứng được lấy đi vàkhi đến tầng trên cùng thì dữ liệu không còn phần header nữa.

- Trong tầng ứng dụng dữ liệu là các luồng được gọi là stream

- Trong tầng vận chuyển, đơn vị dữ liệu mà TCP gửi xuống tầng dưới gọi làTCP segment

- Trong tầng mạng, dữ liệu mà IP gửi tới tầng dưới được gọi là IP datagram

- Trong tầng liên kết, dữ liệu được truyền đi gọi là frame

OSI Ref.

Layer No

OSI Layer Equivalent TCP/IP Layer

TCP/IP Protocol Examples

5, 6, 7 Application, session,

presentation

Application NFS, NIS+, DNS, telnet,

ftp, rlogin, rsh, rcp, RIP, RDISC, SNMP, and others

4 Transport Transport TCP, UDP

3 Network Internet IP, ARP, ICMP

2 Data link Data link PPP, IEEE 802.2

1 Physical Physical,

Network

Ethernet (IEEE 802.3) Token Ring RS-232, others

Bảng 2.2.1: Tương quan giữa OSI và TCP

2.2.2.3 So sánh giữa mô hình tham chiếu OSI và mô hình TCP/IP Các điểm giống nhau giữa mô hình OSI và TCP/IP:

- Điều phân lớp chức năng

- Có lớp ứng dụng gồm một số các dịch vụ

- Đều có lớp vận chuyển và lớp mạng

- Chuyển mạch gói là hiển nhiên

- Đều giống nhau về mối quan hệ trên dưới, ngang hàng

Các điểm khác nhau giữa mô hình OSI và TCP/IP:

- TCP/IP gộp chức năng lớp trình bày và lớp phiên vào lớp ứng dụng

- TCP/IP gộp lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu thành một lớp

- TCP/IP đơn giản vì có ít lớp hơn

- OSI không có khái niệm chuyển phát thiếu tin cậy ở lớp 4 như rường hợpUDP ở mô hình TCP/IP.

Internet được phát triển bởi các tiêu chuẩn của giao thức TCP/IP TCP/IP đượctín nhiệm bởi các giao thức cụ thể của nó, ngược lại mô hình OSI không định ra mộtgiao thức cụ thể nào và nó chỉ là một khuôn mẫu hướng dẫn để hiểu và tạo ra một quátrình truyền thông

Hình 2.2.7 So sánh mô hình TCP/IP và mô hình OSINgoài những sự khác biệt trên chúng ta còn biết mô hình OSI là mô hình mạng mang tính lý thuyết Nó chia ra cụ thể làm 7 lớp với chức năng riêng biệt nên khá dễ hiểu và dễ minh họa Trong khi đó TCP/IP là mô hình mạng được ứng dụng trong thực

tế Một lớp trong TCP/IP có thể bao gồm nhiều lớp trong mô hình OSI

- Chữ số nhị phân gọi là bit (Binary digit)

- Bit là đơn vị thông tin nhỏ nhất

- Dùng n bit có thể biểu diễn 2n giá trị khác nhau

Ví dụ: 100101011110110 (2) hay 100101011110110 (B)

Hệ thập phân (Decimal)

- Là hệ cơ số 10

- Gồm 10 chữ số 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

- Dùng n bit có thể biểu diễn 10n giá trị khác nhau.

Mỗi mạng có thể nhận và gởi thông tin liên lạc với nhau thông qua IP Do đó IPtrên mỗi Card Mạng là duy nhất

Địa chỉ IP (IPv4) có độ dài 32 bit và được tách thành 4 vùng, mỗi vùng (mỗivùng 1 byte) thường được biểu diễn dưới dạng thập phân và được cách nhau bởi dấu

Lớp B (10) cho phép định danh tới 16384 mạng với tối đa 65534 trạm trên mỗi mạng Lớp địa chỉ này phù hợp với nhiều yêu cầu nên được cấp phát nhiều nên hiệnnay đã trở nên khan hiếm

Lớp C (110) cho phép định danh tới 2 triệu mạng với tối đa 254 trạm trên mỗi mạng Lớp này được dùng cho các mạng có ít trạm

Hình 2.2.8: Phân lớp địa chỉ Ipv4Lớp D (1110) dùng để gửi gói tin IP đến một nhóm các trạm trên mạng (cònđược gọi là lớp địa chỉ multicast)

Possible Values of Each Bit in a Octet

Classes of IP Addresses Available Under Ipv4

IP Address

Class First Octet

Start in Binary Number of

- Không sử dụng tất cả các số 0 hay 1 để gán cho NetID và HostID

- Số 127 trong Net ID dành riêng cho địa chỉ Loopback và chuẩn đoán

- Giá trị 255.255.255.255 là địa chỉ Boardcast

- APIPA (Automatic Private IP Address) 169.254.X.X

Default Subnet Mask

Microsoft qui định Subnet Mask mặc định, cũng như số máy được sử dụngtrong Subnet Mask Default như sau:

Default Subnet Masks

A 001.y.z.w to 126.y.z.w 255.0.0.0

B 128.y.z.w to 191.y.z.w 255.255.0.0

C 192.y.z.w to 223.y.z.w 255.255.255.0

Maximum Number of Networks and Hosts per Network in TCP/IP

Class Using Default

Subnet Mask

Number of Networks

Number of Hosts per Network

= NetID SubnetID HostID

VD1: Bạn có địa chỉ 192.168.1.1 và Subnet Mask 255.255.255.0 theo mặc định

Để chia thành 6 nhánh mạng con (subnet) và số Host trong mỗi subnet là 30 VậySubnet Mask bạn phải chia là bao nhiêu?

Giải thích:

Subnet mask mặc định:

255.255.255.0 = 1111111.11111111.11111111.00000000

- Để chia thành 6 subnet thì bạn phải mượn 3 bit của HostID làm Subnet (vì 23

-2 = 6) và 5 bit còn lại dành cho Host (-25 – 2 = 30 Host)

-> Subnet Mask phải chia là:

255.255.255.224 = 11111111.11111111.11111111.11100000

VD2: Với 1 nhánh mạng thuộc lớp C như: 200.200.200.0/28 bạn có thể chiabao nhiêu Subnet và bao nhiêu Host trên một Subnet?

Giải thích:

/28 là 28 số bit 1 dành cho Subnet Mask

NetID 11000000.10101000.01100100.10000000 192.168.100.128First IP 11000000.10101000.01100100.10000001 192.168.100.129Last IP 11000000.10101000.01100100.10111110 192.168.100.190Broadcast 11000000.10101000.01100100.10111111 192.168.100.191

Supernetting

Là quá trình bớt số bit trong NetID để làm HostID bằng cách gom hai haybốn… NetID lại với nhau để tăng số HostID, kỹ thuật này được gọi làSUPERNETTING Supernetting đuợc dùng trong router bổ xung CIDR (ClasslessInterdomain Routing) CIDR biểu diễn không quan tâm đến địa chỉ IP thuộc lớp nào

và nó đã khắc phục được vấn đề thiếu hụt địa chỉ và bảng định tuyến lớn

VD: Một công ty có 3 phòng ban là: Phòng Kỹ Thuật gồm 150 PC, Phòng KếToán gồm 200 PC và Phòng Nghiên Cứu gồm 300 PC Giám đốc cho bạn sử dụng cáccác địa chỉ mạng sau:

192.168.1.0/24

192.168.2.0/24