Bài tập lớn mạng máy tính thiết kế mạng cục bộ

Với thời đại công nghệ thông tin khoa học máy tính được ưu tiên phát triển và lớn mạnh rất nhanh như ngày nay thì nhu cầu chia sẻ thông tin trong xã hội sao cho tiện lợi và nhanh chóng càng được chú trọng. Vì vậy mạng máy tính càng trở nên quan trọng và cần thiết và cần được biến đổi, nâng cấp sao cho phù hợp với hoàn cảnh thực tế và mục đích sử dụng.Hiện nay hạ tầng mạng máy tính là phần không thể thiếu trong các tổ chức, trường học và trong cuộc sống hằng ngày. Đa số các tổ chức có phạm vi sử dụng bị giới hạn bởi diện tích và mặt bằng đều triển khai xây dựng mạng LAN để phục vụ cho việc quản lý dữ liệu nội bộ tổ chúc của mình được thuận lợi, đảm bảo tính an toàn dữ liệu cũng như tính bảo mật của dữ liệu. Mặt khác mạng LAN còn giúp các cá nhân trong tổ chức truy nhập dữ liệu một cách thuận tiện với tốc độ cao.Ngoài ra, mạng LAN còn giúp cho người quản trị mạng phân quyền sử dụng tài nguyên cho từng đối tượng là người dùng một cách rõ ràng và thuận tiện, giúp cho những người có trách nhiệm của tổ chức dễ dàng quản lý các cá nhân và điều hành các hoạt động. Với đề tài “ Thiết kế mạng cục bộ” của bộ môn mạng máy tính, nhóm tìm hiểu trình bày những nội dung sau:1.Tìm hiểu về cấu trúc và cách hoạt động các thiết bị mạng: NIC, repeater, hub, bridge, switch, router. 2.Tìm hiểu về địa chỉ Ipv6.3.Khảo sát mạng của một tổ chức hoặc cá nhân.Nội dung của bài báo cáo được tham khảo từ nhiều nguồn trên mạng chắc chắn không thể tránh khỏi nhiều thiếu sót, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và bạn đọc để nhóm tìm hiểu hoàn thiện hơn.Xin chân thành cảm ơn

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘIKHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

***********

BÀI TẬP LỚN MÔN MẠNG MÁY TÍNH

Mục Lục

LỜI NÓI ĐẦU 2

Phần 1 Tìm hiểu về các thiết bị mạng 3

1.1 NIC ( Network Interface Card- Card giao tiếp mạng ) 3

1.2 Repeater (Bộ lặp tín hiệu) 4

1.3 Hub (Bộ tập trung ) 6

1.4 Bridge( Cầu nối) 8

1.5 Switch( Chuyển mạch) 10

1.6 Router ( Định tuyến ) 12

Phần 2 Tìm hiểu về Ipv6 18

2.1 Giới thiệu về Ipv6 18

2.2 Cấu trúc và đặc điểm địa chỉ IPv6 18

2.2.1 Biểu diễn địa chỉ IPv6 18

2.2.2 Cấu trúc địa chỉ IPv6 19

2.2.3 Phân loại IPv6 20

2.2.4 Chuyển đổi từ địa chỉ IPv4 sang địa chỉ IPv6 25

Phần 3 Khảo sát mạng của một tổ chức hoặc cá nhân 29

3.1 Khảo sát lắp đặt các thiết bị mạng trong phòng thực hành 29

3.2 Khảo sát mạng của một công ty 29

3.2.1 Thiết kế topo và tiến hành gán địa chỉ IP 29

3.2.2 Dự trù kinh phí 36

Phần 4 Danh mục nguồn, tài liệu tham khảo 39

LỜI NÓI ĐẦU

Với thời đại công nghệ thông tin - khoa học máy tính được ưu tiên phát triển vàlớn mạnh rất nhanh như ngày nay thì nhu cầu chia sẻ thông tin trong xã hội sao chotiện lợi và nhanh chóng càng được chú trọng Vì vậy mạng máy tính càng trở nên quantrọng và cần thiết và cần được biến đổi, nâng cấp sao cho phù hợp với hoàn cảnh thực

tế và mục đích sử dụng.Hiện nay hạ tầng mạng máy tính là phần không thể thiếu trongcác tổ chức, trường học và trong cuộc sống hằng ngày Đa số các tổ chức có phạm vi

sử dụng bị giới hạn bởi diện tích và mặt bằng đều triển khai xây dựng mạng LAN đểphục vụ cho việc quản lý dữ liệu nội bộ tổ chúc của mình được thuận lợi, đảm bảo tính

an toàn dữ liệu cũng như tính bảo mật của dữ liệu Mặt khác mạng LAN còn giúp các

cá nhân trong tổ chức truy nhập dữ liệu một cách thuận tiện với tốc độ cao.Ngoài ra,mạng LAN còn giúp cho người quản trị mạng phân quyền sử dụng tài nguyên cho từngđối tượng là người dùng một cách rõ ràng và thuận tiện, giúp cho những người cótrách nhiệm của tổ chức dễ dàng quản lý các cá nhân và điều hành các hoạt động Với đề tài “ Thiết kế mạng cục bộ” của bộ môn mạng máy tính, nhóm tìm hiểutrình bày những nội dung sau:

1.Tìm hiểu về cấu trúc và cách hoạt động các thiết bị mạng: NIC, repeater, hub,bridge, switch, router

2.Tìm hiểu về địa chỉ Ipv6

3.Khảo sát mạng của một tổ chức hoặc cá nhân

Nội dung của bài báo cáo được tham khảo từ nhiều nguồn trên mạng chắc chắnkhông thể tránh khỏi nhiều thiếu sót, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy

cô và bạn đọc để nhóm tìm hiểu hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Phần 1 Tìm hiểu về các thiết bị mạng.

1.1 NIC ( Network Interface Card- Card giao tiếp mạng )

Card giao tiếp mạng là thiết bị kết nối giữa

máy tính và cáp mạng, có cấu tạo là bản mạch

cung cấp khả năng truyền thông cho máy tính

Card mạng có thể được tích hợp ngay trên bản

mạch chủ (main board) gọi là “card on board”

hay các card mở rộng được gắn trên các khe

mở rộng của máy tính theo các chuẩn ISA, PCI

hay USP…Phần giao tiếp với cáp mạng

thường theo các chuẩn như: AUI, BNC,

UTP…

 Các chức năng chính của card mạng là:

+ Chuẩn bị dữ liệu đưa lên mạng: Trước khi đưa lên mạng, dữ liệu phải đượcchuyển từ dạng byte, bit sang tín hiệu điện để có thể truyền trên cáp

+ Gửi dữ liệu đến máy tính khác

+ Kiểm soát luồng dữ liệu giữa máy tính và hệ thống cáp

Thành phần cấu tạo của card mạng:

+ I/O Address: Địa chỉ bộ nhớ chính của máy tính, được dùng để trao đổi dữ liệugiữa máy tính với thiết bị (card mạng)

+Memory Address: Địa chỉ bộ nhớ chính của máy tính, là nơi bắt đầu vùng đệmdành cho các xử lí của card mạng

+ DMA Channel: Cho phép thiết bị (card mạng) làm việc trực tiếp với bộ nhớ máytính mà không cần thông qua CPU

+ Boot PROM: Cho phép khởi động hệ thống và kết nối vào mạng

+ MAC Address: Địa chỉ định danh duy nhất được IEEE cấp cho mỗi card mạng.+ Đầu nối BNC: Nối card mạng với cáp qua đầu nối chữ T (10BASE2)

+ Đầu nối RJ- 45: Nối card mạng với cáp qua đầu nối RJ- 45 T/100BASE- T)

(10BASE-+ Đầu nối AUI: Nối card mạng với cáp (10BASE5)

+ Khe cắm mở rộng: nơi cho phép gắn card mạng vào máy tính, có nhiều chuẩn:ISA, EISA, PCI, MCA,

+ IRQ (Interrupt Request): Chỉ số ngắt Mỗi thiết bị trên máy tính, kể cả cardmạng, đều được ấn định một chỉ số ngắt duy nhất để yêu cầu CPU phục vụ

Card mạng

Với trường hợp mạng wifi thì người ta sử dụng card mạng không dây Về cấu tạothì giao tiếp với máy tính của card mạng không dây cũng giống như card mạng có dây,giao tiếp với môi trường mạng của card mạng không dây sử dụng ăng-ten thu sóng.Ngày nay cùng với sự phát triển của các mạng lưới chuyển tải dữ liệu bằng tín hiệuquang thì các card mạng có cổng quang cũng bắt đầu xuất hiện.

Nguyên lý hoạt động

Các đường truyền dữ liệu của bộ thu phát.

Bộ thu phát (transceiver) chuyển đổi dữ liệu song song sang dữ liệu tuần tự và

1.2 Repeater (Bộ lặp tín hiệu)

Khi truyền dữ liệu trên các đoạn cáp dài,

tín hiệu sẽ yếu đi, nếu muốn mở rộng kích

thước mạng ta dùng Repeater để khuếch đại

tín hiệu và truyền đi tiếp

Repeater là một thiết bị ở lớp một

(Physical Layer) trong mô hình OSI

Repeater có vai trò khuếch đại tín hiệu vật lý

ở đầu vào và cung cấp năng lượng cho tín

hiệu ở đầu ra để có thể đến được những

Repeater

chặng đường tiếp theo trong mạng Điện tín, điện thoại, truyền thông tin qua sợiquang… và các nhu cầu truyền tín hiệu đi xa đều cần sử dụng Repeater Nhưng thiết bịnày chỉ hiểu tín hiệu điện nên không lọc được dữ liệu ở bất kì dạng nào, và mỗikhuếch đại tín hiệu điện yếu sẽ bị sai do đó cứ tiếp tục dùng nhiều Repeater để khuếchđại mở rộng kích thước mạng thì dữ liệu sẽ ngày càng sai lệch

Có hai loại Repeater:

+ Repeater điện: nối với đường dây điện ở cả hai phía của nó, nó nhận tín hiệuđiện từ một phía và phát về phía kia Khi một mạng sử dụng repeater điện để nối cácphần của mạng lại thì có thể làm tăng khoảng cách của mạng, nhưng khoảng cách đóluôn bị hạn chế bởi một khoảng cách tối đa do độ trễ của tín hiệu.Ví dụ với mạng sửdụng cáp đồng trục 50 thì khoảng cách tối đa là 2.8 km, khoảng cách đó không thể kéodài thêm cho dù có sử dụng thêm repeater

+ Repeater điện quang: liên kết với một đầu cáp quang và một đầu cáp điện, nóchuyển một tín hiệu điện từ cáp điện ra tín hiệu quang để phát trên cáp quang và ngượclại Việc sử dụng repeater cũng tăng chiều dài của mạng

Nguyên lý hoạt động

Repeater

Mô hình liên kết mạng của Repeater Repeater không có khả năng xử lý tín hiệu mà nó chỉ loại bỏ các tín hiệu méo,nhiễu, khuyếch đại các tín hiệu đã bị suy hao (vì đã được phát với khoảng cách xa) vàkhôi phục lại tín hiệu ban đầu Việc sử dụng Repeater đã làm tăng thêm chiều dài củamạng

Việc sử dụng Repeater không làm thay đổi nội dung các tín hiệu đi qua nó nên chỉđược dùng để nối hai mạng có cùng giao thức truyền thông ( như hai mạng Ethernethay hai mạng Token Ring ) nhưng lại không thể nối hai mạng có giao thức truyềnthông khác nhau ( như một mạng Ethernet với mạng Token Ring ) Thêm nữaRepeater không làm thay đổi khối lượng chuyển vận trên mạng nên việc sử dụngkhông tính toán nó trên mạng lớn sẽ hạn chế hiệu năng của mạng Khi lựa chọn loạiRepeater cần chú ý lựa chọn loại có tốc độ chuyển vận phù hợp với tốc độ của mạng

cả đến các cổng nên tốc độ nhận dữ liệu rất chậm

1.3 Hub (Bộ tập trung )

Hub được coi là một Repeater có nhiều

cổng cho phép nhiều máy tính nối tập trung về

thiết bị này Hub thường có các loại 4 cổng, 6

cổng, 8 cổng, 12 cổng, 16 cổng, 24 cổng …

Các chức năng của Hub cũng giống như

Repeater dùng để khuếch đại tín hiệu điện và

truyền đến tất cả các cổng còn lại đồng thời

không lọc được dữ liệu Thông thường Hub

hoạt động ở lớp 1 (lớp vật lý) Toàn bộ Hub (hoặc Repeater) được xem là một miềnđụng độ (Collision Domain) Collision Domain là một vùng có khả năng bị đụng độ dohai hay nhiều máy tính cùng gửi tín hiệu lên môi trường truyền thông

Phân loại Hub: Hub có 3 loại là Active Hub, Passive Hub và Smart Hub.

+ Passive Hub: là thiết bị đấu nối cáp dùng để chuyển tín hiệu từ đoạn cáp này đếnđoạn cáp khác, không có linh kiện điện tử và nguồn riêng nên không khuếch đại và xử

+ Active Hub: là thiết bị đấu nối cáp dùng để chuyển tiếp tín hiệu từ đoạn cáp nàyđến đoạn cáp khác với chất lượng cao hơn Thiết bị này có linh kiện điện tử và nguồnriêng nên hoạt động như một Repeater có nhiều cổng (port).

Quá trình xử lý tín hiệu được gọi là tái sinh tín hiệu, nó làm cho tín hiệu trở nêntốt hơn, ít nhạy cảm với lỗi do vậy khoảng cách giữa các thiết bị có thể tăng lên

Tuy nhiên những ưu điểm đó cũng kéo theo giá thành của Hub chủ động cao hơnnhiều so với Hub bị động

Các mạng Token ring có xu hướng dùng Hub chủ động

+ Smart Hub hay Intelligent Hub: là một active hub nhưng được cấu tạo thêm bộ vi

xử lý và bộ nhớ cho phép người quản trị có thể điều khiển mọi hoạt động của hệ thốngmạng từ xa, ngoài ra còn có chức năng chuyển mạch (Switching), cho phép tín hiệuđiện chuyển đến đúng port cần nhận không chuyển đến các port không liên quan Cách truyền dữ liệu:

A -> B dữ liệu sẽ được truyền trực tiếp

A -> C Khi gửi dữ liệu từ A sang C thì khi dữ liệu gửi từ A sang Hub thì Hub sẽtruyền tín hiệu đến tất cả các cổng còn lại và khi cổng nào có yêu cầu nhận thì nó sẽ tựkiểm tra, trong trường hợp này thì cổng yêu cầu nhận là cổng C Vì Hub gửi tất cả đếncác cổng nên tốc độ nhận dữ liệu rất chậm

Lưu ý : Các thiết bị như Hub hay các Repeater làm việc ở tầng vật lý nên khôngnhận ra địa chỉ MAC nên mỗi khi chúng nhận được một tín hiệu từ một cổng nó sẽphát tin ra tất cả các cổng còn lại, vì vậy hình thành lên các vung xung đột

Để hạn chế các miền xung đột do việc sử dụng các hub hay repeater gây ra sử dụngluật 5-4-3 Luật này quy đinh giữa hai node bất kỳ trên mạng hcỉ có thể có tối đa 5đoạn mạng, kết nối thông qua 4 Repeater, và chỉ có 3 trong tổng số 5 đoạn mạng cómáy tính kết nối mạng

1.4 Bridge( Cầu nối)

Là thiết bị mạng thuộc lớp hai của mô

hình OSI (Data Link Layer) Bridge cho

phép kết nối hai nhánh mạng, có chứ năng

chuyển có chọn lọc các gói tin đến nhánh

mạng chứa máy nhận gói tin Trong Bridge

có bảng địa chỉ MAC, bảng địa chỉ này sẽ

dùng để quyết định đường đi của gói tin Bảng địa chỉ này có thể được khởi tạo tựđộng hoặc phải cấu hình bằng tay

Ưu điểm của Bridge là cho phép mở rộng cùng một mạng logic với nhiều kiểu cápkhác nhau Chia mạng thành nhiểu phân đoạn khác nhau nhằm giảm lưu lượng trênmạng

Nhược điểm của Bridge là chậm hơn Repeater vì phải xử lí các gói tin, chưa tìmđược đường đi tối ưu trong trường hợp có nhiều đường đi Việc xử lý gói tin dựa trênphần mềm

 Phân loại Bridge

Có hai loại Bridge dùng để nối các đoạn mạng với nhau tùy theo mục đích sử dụng + Bridge vận chuyển: dùng để nối hai mạng cục bộ cùng sử dụng một giao thức củatầng liên kết dữ liệu, tuy nhiên mỗi mạng có thể sử dụng loại dây nói khácnhau.Bridge vận chuyển không có khả năng thay đổi cấu trúc các gói tin mà nó nhậnđược mà chỉ quan tâm tới việc xem xét và vạn chuyển gói tin đó đi

+ Bridge biên dịch: dùng để nối hai mạng cục bộ có giao thức khác nhau nó có khảnăng chuyển một gói tin thuộc mạng này sang gói tin thuộc mạng kia trước khichuyển qua

Bridge biên dịch nối một mạng Ethernet với một mạng Token Ring Khi đó Bridgethực hiện như một nút trên mạng token ring trên mạng Token ring và một nút ethernettrên mạng Ethernet Cầu nối có thể thực hiện truyền một gói tin theo chuẩn đang sửdụng trên mạng Ethernet sang chuẩn đang sử dụng trên mạng Token Ring Tuy nhiênchú ý ở đây là việc cầu nối không thể phân chia một gói tin ra làm nhiều gói tin chonên phải giới hạn kích thước tối đa các gói tin phù hợp với cả hai mạng trên

Ví dụ: Kích thước của gói tin trên mạng Ethernet là 1500 bytes và trên mạngToken ring là 6000 bytes do vậy nếu một trạm trên mạng Token ring gửi một gói tincho trạm trên mạng Ethernet với kích thước lớn hơn 1500 bytes thì đi qua cầu nối sốlượng byte dư sẽ bị cắt bỏ

Nguyên lý hoạt động

Cơ chế hoạt động:

Bridge

+ Nếu địa chỉ máy nhận và máy gửi cung nằm trên một đoạn mạng thì cầu chặn lạikhông cho chuyển qua

+ Nếu là khác đoạn mạng thì cầu cho chuyển qua

+ Nếu cầu không xác định được địa chỉ đích, nó chuyển frame dữ liệu tới tất cả cácđoạn mạng trừ đoạn mạng nguồn

+ Việc sử dụng cầu làm tăng hiệu quả của mạng

Bridge phân chia một mạng thành các phân đoạn mạng

 Khi nhận được các gói tin Bridge chọn lọc và chỉ chuyển những gói tin mà nóthấy cần thiết Điều này làm cho Bridge trở nên có ích khi nối một vài mạng với nhau

và cho phép nó hoạt động một cách mềm dẻo Để thực hiện được điều này trongBridge ở mỗi đầu kết nối có một bảng các địa chỉ các trạm được kết nối vào phía đó,khi hoạt động cầu nối xem xét mỗi gói tin nó nhận được bằng cách đọc địa chỉ của nơigửi và nhận và dựa trên bảng địa chỉ phía nhận được gói tin nó quyết định gửi gói tinhay không và bổ xung bảng địa chỉ

Sơ đồ Bridge

 Khi đọc địa chỉ nơi gửi Bridge kiểm tra xem trong bảng địa chỉ của phần mạngnhận được gói tin có địa chỉ đó hay không, nếu không có thì Bridge tự động bổ xungbảng địa chỉ (cơ chế đó được gọi là tự học của cầu nối)

MAC address Port

1.5 Switch( Chuyển mạch)

Switch đôi khi được mô tả như là một Bridge có nhiều cổng cho phép ghép nốinhiều đoạn mạng với nhau Switch

cũng dựa vào bảng địa chỉ MAC để

quyết định gói tin nào đi ra port nào

nhằm tránh tình trạng giảm băng thông

khi số máy trạm trong mạng tăng lên

Switch cũng hoạt động tại lớp hai

trong mô hình OSI Việc xử lý gói tin dựa trên phần cứng

Khi một gói tin đi đến Switch , Switch sẽ thực hiện như sau:

Switch

+ Kiểm tra địa chỉ nguồn của gói tin đã có trong bảng MAC chưa, nếu chưa nếuchưa có thì nó sẽ thêm địa chỉ MAC này và port nguồn (nơi có gói tin đi vào Switch)vào bảng MAC;

+ Kiểm tra địa chỉ đích của gói tin đã có

trong bảng MAC chưa: nếu chưa có thì nó sẽ

gửi gói tin ra tất cả các port (ngoại trừ port gói

tin đi vào) Nếu địa chỉ đích đã có trong bảng

MAC rồi thì gói tin sẽ được gửi ra port đích

tương ứng với điều kiện port đích khác với port

nguồn (gói tin sẽ bị Switch loại bỏ nếu port đích

trùng với port nguồn) Switch gửi gói tin đến

các cổng cụ thể, do đó làm giảm đáng kể lưu

lượng mạng

Do cách hoạt động của Switch như vậy, nên

mỗi port của switch là một miền xung đột, và

toàn bộ Switch được xem là một miền quảng bá (Broadcard Domain)

Ngày nay, trong các giao tiếp dữ liệu, Switch thường có hai chức năng chính làchuyển các khung dữ liệu từ nguồn đến đích, và xây dựng các bảng Switch Switchhoạt động ở tốc độ cao hơn nhiều so với Repeater và có thể cung cấp nhiều chức năng

mở rộng như khả năng tạo mạng LAN ảo (VLAN), phương pháp chuyển gói tin(Switching mode), tạo đường dự phòng (Spanning Tree)…

Cơ chế hoạt động: Switch có hai cơ chế hoạt động cơ bản:

+ Hoạt động thứ nhất được gọi là chuyển mạch frame dữ liệu Là quá trình màqua đó một frame được tiếp nhận từ đầu vào và được truyền đi trên một đầu ra

+ Hoạt động thứ hai là hỗ trợ hoạt động chuyển mạch, ở Switch duy trì các bảngchuyển mạch và tìm kiếm

Switch có hai nguyên tắc hoạt động gọi là :

+ Store and Forward: nhận đủ data frame thì phát tín hiệu qua, nếu chưa nhận đủ

thì lơu lại cho đến khi nhận đủ, nếu data frame lỗi thì không tiến hành phát

+ Cut- Though: Nhận ra địa chỉ MAC thì tiến hành phát tín hiệu luôn, không cần

chờ cho đủ frame dữ liệu

Switch

+ Bridge và Switch được sử dụng khi cần chia một mạng LAN lớn thành các phầnnhỏ hơn Điều này làm giảm lưu lượng trên một LAN đơn và có thể mở rộng phạm vi

PC A gửi dữ liệu đến PC B qua Switch

địa lý mà một LAN có thể hỗ trợ Bridge và Switch được dùng để nối các đoạn mạngvới nhau và chúng cùng hoạt động trên tầng liên kết dữ liệu (tầng 2- Data link) trong

a ,A -> B Dữ liệu được truyền trực tiếp

b, A-> C Không giống Hub, Switch kiểm tra kỹ lưỡng từng gói dữ liệu nhận được

từ A, xác định lại nguồn gửi là A và đích gửi là C Sau đó chờ các gói dữ liệu chuyểnđến đích một cách chính xác Rồi sau đó gửi thẳng đến đích Ưu điểm của Switch lànhanh và chính xác, có sự phản hồi lại từ đích

1.6 Router ( Định tuyến )

Router là thiết bị mạng lớp 3 của mô hình OSI (Network Layer) Router kết nối haihay nhiều mạng IP với nhau Các máy tính trên mạng phải "nhận thức" được sự thamgia của một router, nhưng đối với các

mạng IP thì một trong những quy tắc

của IP là mọi máy tính kết nối mạng

đều có thể giao tiếp được với router

Vai trò của bộ định tuyến trên mạng

là đảm bảo các kết nối liên thông giữa

các mạng với nhau, tính toán và trao đổi

các thông tin liên mạng làm căn cứ cho

các bộ định tuyến ra các quyết định

truyền tải thông tin phù hợp với cấu hình thực tế của mạng

Chức năng của Router:

+ Định tuyến (Routing): Là chức năng đảm bảo gói tin được chuyển chính xác tớiđịa chỉ cần đến

Router

+ Chuyển mạch các gói tin (Packet Switching): Là chức năng chuyển mạch sốliệu, truyền tải các gói tin theo hướng đã định trên cơ sở các định tuyến được đặt ra

Cấu trúc cơ bản của Router:

+ CPU: điều khiển mọi hoạt động của bộ định tuyến trên cơ sở các hệ thốngchương trình thực thi của hệ điều hành

+ ROM: chứa các chương trình tự động kiểm tra và có thể có thành phần

cơ bản nhất sao cho bộ định tuyến có thể thực thi được một số hoạt động tối

thiểu ngay cả khi không có hệ điều hành hay hệ điều hành bị hỏng

+ RAM: giữ các bảng định tuyến, các vùng đệm, tập tin cấu hình khi chạy,

các thông số đảm bảo hoạt động của bộ định tuyến khác

+ Flash: là thiết bị nhớ có khả năng ghi và xoá được, không mất dữ liệu khi cắtnguồn Hệ điều hành của bộ định tuyến được chứa ở đây Tùy thuộc các bộ định tuyếnkhác nhau, hệ điều hành sẽ được chạy trực tiếp từ Flash hay được giãn ra RAM trướckhi chạy Tập tin cấu hình cũng có thể được lưu trữ trong Flash

+ Hệ điều hành: đảm đương hoạt động của bộ định tuyến Hệ điều hành của các

bộ định tuyến khác nhau có các chức năng khác nhau và thường được thiết kế khácnhau Mỗi bộ định tuyến có thể chạy rất nhiều hệ điều hành khác nhau tùy thuộc vàonhu cầu sử dụng cụ thể, các chức năng cần thiết phải có của bộ định tuyến và cácthành phần phần cứng có trong bộ định tuyến Các thành phần phần cứng mới yêu cầu

có sự nâng cấp về hệ điều hành Các tính năng đặc biệt được cung cấp trong các bảnnâng cấp riêng của hệ điều hành

Các giao tiếp sử dụng của Router:

- Giao tiếp WAN: Đảm bảo cho các kết nối diện rộng thông qua các phương thứctruyền thông khác nhau như leased- line, Frame Relay, X 25, ISDN, ATM,xDSL Các giao tiếp WAN cho phép bộ định tuyến kết nối theo nhiều các giao diện vàtốc độ khác nhau: V 35, X 21, G 703, E1, E3, cáp quang

- Giao tiếp LAN: Đảm bảo cho các kết nối mạng cục bộ, kết nối đến các vùngcung cấp dịch vụ trên mạng Các giao tiếp LAN thông dụng: Ethernet, FastEthernet,GigaEthernet, cáp quang

- Console/AUX: Là những cổng tuần tự được sử dụng chủ yếu cho việc khởi tạocấu hình ban đầu của router Những cổng này không phải là những cổng mạng Chúngthường được dùng để cho phép máy tính có thể kết nối đến thông qua cổng COM trênmáy tính hoặc thông qua modem

Các phương thức hoạt động:

- Phương thức véc tơ khoảng cách: Mỗi Router luôn luôn truyền đi thông tin vềbảng chỉ đường của mình trên mạng, thông qua đó các Router khác sẽ cập nhật lênbảng chỉ đường của mình

- Phương thức trạng thái tĩnh: Router chỉ truyền các thông báo khi có phát hiện có

sự thay đổi trong mạng vàchỉ khi đó các Routerkhác ù cập nhật lại bảng chỉ đường,thông tin truyền đi khi đó thường là thông tin về đường truyền

Từ các phương thức hoạt động của bộ định tuyến sẽ có các giao thức hoạt độngtương ứng:

+ RIP (Routing Information Protocol) được phát triển bởi Xerox Network system

và sử dụng SPX/IPX và TCP/IP RIP hoạt động theo phương thức véc tơ khoảng cách + NLSP (Netware Link Service Protocol) được phát triển bởi Novell dùng để thaythế RIP hoạt động theo phương thức véctơ khoảng cách, mỗi Router được biết cấu trúccủa mạng và việc truyền các bảng chỉ đường giảm đi

+ OSPF (Open Shortest Path First) là một phần của TCP/IP với phương thức trạngthái tĩnh, trong đó có xét tới ưu tiên, giá đường truyền, mật độ truyền thông

+ IS- IS (Open System Interconnection Intermediate System to IntermediateSystem) là một phần của TCP/IP với phương thức trạng thái tĩnh, trong đó có xét tới

ưu tiên, giá đường truyền, mật độ truyền thông

Ưu điểm:

+ Router có thể kết nối với các loại mạng khác lại với nhau, từ những Ethernet cục

bộ tốc độ cao cho đến đường dây điện thoại đường dài có tốc độ chậm

+ Router có các phần mềm lọc ưu việt hơn là Bridge do các gói tin muốn đi quaRouter cần phải gửi trực tiếp đến nó nên giảm được số lượng gói tin qua nó Routerthường được sử dụng trong khi nối các mạng thông qua các đường dây thuê bao đắttiền do nó không truyền dư lên đường truyền

+ Router có thể dùng trong một liên mạng có nhiều vùng, mỗi vùng có giao thứcriêng biệt

+ Router có thể xác định được đường đi an toàn và tốt nhất trong mạng nên độ antoàn của thông tin được đảm bảo hơn

+ Trong một mạng phức hợp khi các gói tin luân chuyển các đường có thể gây nêntình trạng tắc nghẽn của mạng thì các Router có thể được cài đặt các phương thứcnhằm tránh được tắc nghẽn

Nhược điểm:

+ Router chậm hơn Bridge vì chúng đòi hỏi nhiều tính toán hơn để tìm ra cách dẫnđường cho các gói tin, đặc biệt khi các mạng kết nối với nhau không cùng tốc độ Một

mạng hoạt động nhanh có thể phát các gói tin nhanh hơn nhiều so với một mạng chậm

và có thể gây ra sự nghẽn mạng Do đó, Router có thể yêu cầu máy tính gửi các gói tinđến chậm hơn

Nguyên lý hoạt động

Như ta đã biết tại tầng network của mô hình OSI, chúng tathường sử dụng các loại địa chỉ mang tính chất quy ước như IP,IPX Các địa chỉ này là các địa chỉ có hướng, nghĩa là chúngđược phân thành hai phần riêng biệt là phần địa chỉ network vàphần địa chỉ host Cách đánh số địa chỉ như vậy nhằm giúp choviệc tìm ra các đường kết nối từ hệ thông mạng này sang hệthống mạng khác được dễ dàng hơn Các địa chỉ này có thể đượcthay đổi theo tùy ý người sử dụng Trên thực tế, các card mạngchỉ có thể kết nối với nhau theo địa chỉ MAC, địa chỉ cố định và duy nhất của phầncứng Do vậy ta phải có một phương pháp để chuyển đổi các dạng địa chỉ này qua lạivới nhau Từ đó ta có giao thức phân giải địa chỉ: Address Resolution Protocol (ARP).ARP là một giao thức dựa trên nguyên tắc: khi một thiết bị mạng muốn biết địa chỉMAC của một thiết bị mạng nào đó mà nó đã biết địa chỉ ở tầng network (IP, IPX )

nó sẽ gửi một ARP request bao gồm địa chỉ MAC address của nó và địa chỉ IP củathiết bị mà nó cần biết MAC address trên toạn bộ một miền broadcast Mỗi một thiết bịnhận được request này sẽ so sánh địa chỉ IP trong request với địa chỉ tầng network củamình Nếu trùng địa chỉ thì thiết bị đó phải gửi ngược lại cho thiết bị gửi ARP request

Trong một môi trường phức tạp: hai hệ thống mạng gắn với nhau thông qua mộtrouter C Máy A thuộc mạng A muốn gửi packet đến máy B thuộc mạng B Do cácbroadcast không thể truyền qua router nên khi đó máy A sẽ xem router C như một cầunối để truyền dữ liệu Trước đó, máy A sẽ biết được địa chỉ IP của router C (port X) vàbiết được rằng để truyền packet tới B phải đi qua C Tất cả các thông tin như vậ sẽđược chứa trong một bảng gọi là bảng routing (routing table) Bảng routing table theo

cơ chế này được lưu giữ trong mỗi máy Routing table chứa thông tin về các gateway

để truy cập vào một hệ thông mạng nào đó Ví dụ trong trường hợp trên trong bảng sẽchỉ ra rằng để đi tới LAN B phải qua port X của router C Routing table có chứa địachỉ IP của port X Quá trình truyền dữ liệu theo từng bước sau:

-Máy A gửi một ARP request (broadcast) để tìm địa chỉ MAC của port X -Router C trả lời, cung cấp cho máy A địa chỉ MAC của port X.

-Máy A truyền packet đến port X của router

- Router nhận được packet từ máy A, chuyển packet ra port Y của router Trong packet

- Router sẽ gửi ARP request để tìm địa chỉ MAC của máy B

- Máy B sẽ trả lời cho router biết địa chỉ MAC của mình

- Sau khi nhận được địa chỉ MAC của máy B, router C gửi packet của A đến B

Trên thực tế ngoài dạng routing table này người ta còn dùng phương pháp proxyARP, trong đó có một thiết bị đảm nhận nhiệm vụ phân giải địa chỉ cho tất cả các thiết

bị khác Quá trình này được trình bày trong hình 1.3

Theo đó các máy trạm không cần giữ bảng routing table nữa router C sẽ có nhiệm

vụ thực hiện, trả lời tất cả các ARP request của tất các máy trong các mạng kết nối với

nó Router sẽ có một bảng routing table riêng biệt chứa tất cả các thông tin cần thiết đểchuyển dữ liệu Ví dụ bảng routing table

Trong bảng 1.4 dòng đầu tiên có nghĩa là tất cả các packet gửi cho một máy bất

kỳ thuộc mạng 10.1.2.0 subnet mask 255.255.255.0 sẽ thông qua port ethernet 0 (eth0) có địa chỉ IP là 10.1.2.1 Flag = U có nghĩa là port trong trạng thái hoạt động

Phần 2 Tìm hiểu về Ipv62.1 Giới thiệu về Ipv6

Hệ thống địa chỉ IPv4 hiện nay không có sự thay đổi về cơ bản kể từ khi được cấpphát vào năm 1981 Qua thời gian sử dụng đến nay , dưới sự phát triển không ngừngcủa khoa học kĩ thuật, sự bùng nổ về công nghệ thông tin, mạng máy tính và internetcũng phát triển mạnh mẽ đã dẫn đến sự cạn kiệt của địa chỉ IPv4 Bên cạnh nhu cầu vềdung lượng thuê bao tăng lên, thì còn có nhu cầu về: phương thức cấu hình đơn giản,nhu cầu bảo mật tốt hơn, nhu cầu hỗ trợ về truyền dữ liệu thời gian thực hay ta còn gọi

là chất lượng dịch vụ

Thế hệ địa chỉ IPv6 không những giải quyết được những vấn đề của IPv4

mà còn cung cấp thêm một số ưu điểm:

+Cung cấp không gian địa chỉ cực kì lớn

+Phương thức cấu hình đơn giản và hoàn toàn tự động không cần có DHCPServer

+Có sẵn thành phần bảo mật (built-in security)

+Cung cấp giải pháp định tuyến (routing) và định vị địa chỉ(addressing) hiệu quảhơn

+Hỗ trợ giải pháp chuyển giao ưu tiên (prioritized delivery) trong routing

+Có khả năng mở rộng dễ dàng thông qua việc cho phép tạo thêm header ngay sauIPv6 packet header

+Chi phí : giảm giá thành về công tác quản lý, tăng độ an ninh, hoạt động tốt hơn,cần ít tiền hơn để đăng ký địa chỉ IP

2.2 Cấu trúc và đặc điểm địa chỉ IPv6

2.2.1 Biểu diễn địa chỉ IPv6

Địa chỉ IPv6 có chiều dài gấp 4 lần chiều dài địa chỉ IPv4, gồm 128 bít được chia

ra thành 8 Octet, mỗi Octet chiếm 2 byte (nhóm 4 bit) gồm 4 chữ số được viết dưới hệ

cơ số Hexa, và mỗi nhóm được ngăn cách nhau bằng dấu hai chấm

Dãy 32 chữ số hexa của một địa chỉ IPv6 có thể có rất nhiều chữ số 0 đi liền nhau.Nếu viết toàn bộ và đầy đủ những con số này thì dãy số biểu diễn địa chỉ IPv6 thườngrất dài Do vậy, có thể rút gọn cách viết địa chỉ IPv6 theo hai quy tắc sau đây:

+ Quy tắc 1: Trong một nhóm 4 số hexa, có thể bỏ bớt những số 0 bên trái Ví dụcụm số “0000” có thể viết thành “0”, cụm số “09C0” có thể viết thành “9C0”

+ Quy tắc 2: Trong cả địa chỉ IPv6, một số nhóm liền nhau chứa toàn số 0 có thểkhông viết và chỉ viết thành “::” Tuy nhiên, chỉ được thay thế một lần như vậy trongtoàn bộ một địa chỉ IPv6 Điều này rất dễ hiểu do nếu thực hiện thay thế hai hay nhiềulần các nhóm số 0 bằng “::”, sẽ không thể biết được số các số 0 trong một cụm “::”

để từ đó khôi phục lại chính xác địa chỉ IPv6 ban đầu

Việc khôi phục lại sự rút gọn địa chỉ là rất đơn giản: thêm số 0 vào cho đến khinhận được địa chỉ nguyên bản (4 chữ số trong 1 phần , 32 chữ số trong một địa chỉ).IPv6 cho phép giảm lớn địa chỉ và được biểu diễn theo ký pháp CIDR

Ví dụ, địa chỉ “2031:0000:130F:0000:0000:09C0:876A:130B” áp dụng quy tắc thugọn thứ nhất có thể viết lại thành “2031:0:130F:0:0:9C0:876A:130B” Áp dụng quytắc rút gọn thứ hai có thể viết lại thành “2031:0:130F::9C0:876A:130B”

Một dải địa chỉ IPv6 được viết dưới dạng một địa chỉ IPv6 đi kèm với số bít xácđịnh số bít phần mạng (bít tiền tố), như sau: Địa chỉ IPv6/số bít mạng

2.2.2 Cấu trúc địa chỉ IPv6

Cấu trúc chung của một địa chỉ IPv6 thường thấy như sau (một số dạng địa chỉIPv6 không tuân theo cấu trúc này):

Cấu trúc thường thấy của một địa chỉ IPv6