Nghiên cứu tìm hiểu về các thiết bị mạng

Khi thông tin truyền đến máy C tín hiệu có thể bị yếu nếu đường dây dài, máy C có thể sẽ không hiểu được hết những thông tin mà máy A truyền tải.. Hub B t p trung ộ ậ Hub là một trong nh

MỤC LỤC

Lời mở đầu 1

PHẦN 1: TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ KẾT NỐI MẠNG 2

1.1 Repeater (Bộ lặp tín hiệu) 2

1.1.1 Nguyên tắc hoạt động 2

1.1.2 Các yếu tố kỹ thuật 3

1.2 Hub (Bộ tập trung) 4

1.2.1 Hoạt động 4

1.2.2 Phân loại Hub 4

1.3 Switch (Bộ chuyển mạch) 5

1.3.1 Hoạt động 6

1.4 Router (Bộ định tuyến) 7

1.4.1 Phân loại Router 7

1.4.2 Hoạt động 8

1.4.3 Phương thức hoạt động 9

1.5 Gateway 10

1.5.1 Gateway và hoạt động của Gateway 10

1.5.2 Một số chức năng của Gateway 11

1.6 Wireless Access Point (AP - Điểm truy cập không dây) 11

1.6.1 Hoạt động 12

1.6.2 Chuẩn mạng không dây phổ biến hiện nay 14

PHẦN 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG MẠNG 15

2.1 Khảo sát địa hình 15

2.2 Phân tích mạng cho hệ thống 16

2.3 Thiết kế lắp đặt mạng máy tính cho hệ thống 17

2.3.1 Thiết kế PM1 và PM5 17

2.3.2 Thiết kế PM4 19

2.4 Tính toán chi phí cho các thiết bị, dây mạng và nẹp mạng 20

2.4.1 Bảng dự trù khinh phí: 24

PH N 1: TÌM HI U V CÁC THI T B K T N I M NG Ầ Ể Ề Ế Ị Ế Ố Ạ

1.1 Repeater (B l p tín hi u) ộ ặ ệ

Repeater là thiết bị làm nhiệm vụ khuếch đại, phục hồi các tín hiệu đã suy thoái do tổn thất năng lượng trong khi truyền

Hình 1.1: Repeater

1.1.1 Nguyên t c ho t đ ng ắ ạ ộ

Repeater là một thiết bị ở lớp 1 (Physical Layer) trong mô hình OSI Repeater có vai trò khuếch đại tín hiệu vật lí đầu vào và cung cấp năng lượng cho tín hiệu ở đầu ra

để có thể đến được những chặng đường tiếp theo trong mạng Các nhu cầu truyền tín hiệu đi xa đều cần sử dụng Repeater

Hình 1.2: Hoạt động của Repeater trong OSI

- Hoạt động ở lớp vật lý

- Repeater chỉ được dùng để nối hai mạng có cùng giáo thức (như 2 mạng Ethernet,

…) và không thể nối 2 mạng có giao thức khác nhau

 Cấu trúc hoạt động

- Khi máy A phát thông tin lên đường truyền, thông tin sẽ theo đường truyền

để đến C và Repeater Khi thông tin truyền đến máy C tín hiệu có thể bị yếu nếu đường dây dài, máy C có thể sẽ không hiểu được hết những thông tin

mà máy A truyền tải Nhưng đối với đường truyền đến Repeater, khi tín hiệu được truyền vào 1 cổng của Repeater, tín hiệu sẽ được lặp lại nhiều lần

và được khuếch đại hồi phục lại tín hiệu rồi truyền tín hiệu qua đầu kia tới máy B Với cách này chiều dài của mạng sẽ được tăng

Hình 1.3: Quá trình xử lý trên Repeater.

1.1.2 Các y u t kỹ thu t ế ố ậ

Hiện nay có 2 loại Repeater đang được sử dụng là Repeater điện và Repeater điện quang

 Repeater điện nối với đường dây điện ở cả hai phía của nó, nó nhận tín hiệu điện từ một phía và phát lại về phía bên kia Sử dụng Repeater điện để nối các phần của mạng lại có thể làm tăng khoảng cách của mạng, nhưng bị hạn chế với một khoảng cách tối đa do độ trễ của tín hiệu Ví dụ với mạng sử dụng cáp đồng trục 50 thì khoảng cách tối đa là 2,8km

 Repeater điện quang liên kết với một đầu cáp quang và một đầu là cáp điện

Nó chuyển tín hiệu điện từ cáp quang để phát ra tín hiệu cáp quang và ngược lại Việc sử dụng Repeater điện quang cũng làm tăng thêm chiều dài của mạng

1.2 Hub (B t p trung) ộ ậ

Hub là một trong những yếu tố quan trọng nhất 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 Một Hub có từ 4 đến 24 cổng và có thể còn nhiều hơn Khi cấu hình mạng là hình sao (Star topology), Hub đóng vai trò là trung tâm của mạng

1.2.1 Ho t đ ng ạ ộ

Tín hiệu được phân phối đến tất cả các kết nối Mỗi cổng hỗ trợ một bộ kết nối dùng cặp dây xoắn 10BASE-T từ mỗi trạm của mạng Khi tín hiệu được truyền từ 1 trạm tới Hub, nó sẽ được lặp lại trên các cổng khác Các Hub thông minh có thể định danh, kiểm tra, cho phép hoặc không cho phép bởi người điều hành mạng từ trung tâm quản lí Hub

Hình 1.4: Hoạt động của Hub trong OSI

1.2.2 Phân lo i Hub ạ

 Phân loại theo phần cứng:

+HUB ĐƠN (Stand Alone Hub)

+HUB MODUN (Modular Hub) rất phổ biến cho các hệ thống mạng vì nó có thể

dễ dàng mở rộng và luôn có chức nǎng quản lý, modular có từ 4 đến 14 khe cắm, có thể lắp thêm các modun Ethernet 10BASET

+HUB PHÂN TẦNG (Stackable Hub) lý tưởng cho những cơ quan muốn đầu tư

tối thiểu ban đầu nhưng lại có kế hoạch phát triển LAN sau này

 Phân loại theo khả năng thực thi:

+ HUB THỤ ĐỘNG (Passive Hub): Đảm bảo chức năng kết nối, không xử lí lại

tín hiệu

→ Không chứa các linh kiện khuếch đại tín hiệu

→ Khoảng cách giữa một máy tính và Hub không lớn hơn ½ khoảng cách tối đa cho phép giữa các máy tính trên mạng (giữa các máy tính trên mạng là 200m thì khoảng cách tối đa giữa máy tính và Hub là 100m)

+HUB CHỦ ĐỘNG (Active Hub):Có khả năng khuếch đại tín hiệu để chống suy

hao

→ Chứa các linh kiện có khả năng xử lí các tín hiệu dữ liệu giữa các thiết bị mạng

→ Quá trình xử lý tín hiệu được gọi là tái sinh tín hiệu, giúp mạng khỏe hơn, ít nhạy cảm với lỗi, tang khoảng cách giữa các máy tính

+ HUB THÔNG MINH (Intelligent Hub): Là Hub chủ động nhưng có thêm chức

năng quản trị Hub giúp cho việc quản trị mạng dễ dàng hơn

+ HUB CHUYỂN MẠCH (Switching Hub):Nó bao gồm các mạch cho phép chọn

đường rất nhanh cho các tín hiệu giữa các cổng trên Hub Thay vì chuyển tiếp

1 gói tin tới tất cả các cổng của Hub thì nó chỉ chuyển tiếp các gói tin tới trạm đích của gói tin Khả năng định hướng của thiết bị này rất nhanh

1.3 Switch (B chuy n m ch) ộ ể ạ

Là thiết bị dùng để kết nối các đoạn mạng với nhau theo hình sao (Star) Theo mô

hình này, Switch đóng vai trò là thiết bị trung tâm Switch làm việc như một Bridge nhiều cổng Trong khi 1 Bridge chỉ có 2 cổng để liên kết 2 segment mạng với nhau thì Switch lại có khả năng kết nối được nhiều segment lại với nhau tùy thuộc vào số cổng(port) trên Switch

Hình 1.5: Switch

1.3.1 Ho t đ ng ạ ộ

Trong mô hình tham chiếu OSI, Switch hoạt động ở tầng liên kết dữ liệu, ngoài ra

có một số loại Switch cao cấp hoạt động ở tầng mạng

Nhiệm vụ của Switch là chuyển tiếp các khung từ nhánh mạng này sang nhánh mạng khác một cách có chọn lọc dựa vào địa chỉ MAC của các máy tính Để làm được điều này Switch cần phải duy trì trong bộ nhớ một bảng địa chỉ cục bộ chứa vị trí của tất cả các máy tính trong mạng Mỗi máy tính sẽ chiếm một mục trong bảng địa chỉ Mỗi Switch có một dung lượng bộ nhớ giới hạn và điều đó xác định khả năng phục vụ tối đa của một Switch

Switch giữa bảng địa chỉ MAC của mỗi cổng và thực hiện giao thức Spanning-Tree

Hình 1.6: Hoạt động của Switch trong OSI

Switch "học" thông tin của mạng thông qua các gói tin (packet) mà nó nhận được

từ các máy trong mạng Switch sử dụng các thông tin này để xây dựng lên bảng Switch, bảng này cung cấp thông tin giúp các gói thông tin đến đúng địa chỉ

Switch ghi nhớ địa chỉ MAC của tất cả thiêt bị kết nối tới nó (A,B,C,D,…) Khi máy A phát tín hiệu lên Switch, Switch sẽ xác nhận cổng nào cần được gửi tới và phát tín hiệu qua cổng đó tới máy nhận

Ngày nay, trong các giao tiếp dữ liệu, Switch thường có 2 chức năng chính là chuyển các khung dữ liệu từ nguồn đến đích và xây dựng các bảng Switch Switch hoạt động ở tốc độ cao hơn nhiều so với Repeater

1.4 Router (B đ nh tuy n) ộ ị ế

Router là một thiết bị mạng máy tính dùng để chuyển các gói dữ liệu qua một liên mạng và đến các đầu cuối, thông qua một tiến trình được gọi là định tuyến Định tuyến

xảy ra ở tầng 3 tầng mạng của mô hình OSI Router có thể nối nhiều mạng với nhau và cho phép các gói tin có thể đi theo nhiều đường khác nhau để tới đích

Hình 1.7: Router Asus RT-AC5300

1.4.1 Phân lo i Router ạ

- Router có phụ thuộc giao thức : Chỉ thực hiện việc tìm đường và truyền gói tin từ

mạng này sang mạng khác chứ không chuyển đổi phương cách đóng gói của gói tin cho nên cả hai mạng phải dùng chung một giao thức truyền thông

- Router không phụ thuộc vào giao thức : có thể liên kết các mạng dùng giao thức

truyền thông khác nhau và có thể chuyển đôi gói tin của giao thức này sang gói tin của giao thức kia, Router cũng chấp nhận kích thức các gói tin khác nhau (Router có thể chia nhỏ một gói tin lớn thành nhiều gói tin nhỏ trước truyền trên mạng)

1.5 Gateway

1.5.1 Gateway và ho t đ ng c a Gateway ạ ộ ủ

Gateway cho phép nối ghép hai mạng khác giao thức Ví dụ: mạng sử dụng giao thức IP với mạng sử dụng giao thức IPX, Novell, DECnet, SNA

Hình 1.10:Hoạt động của GateWay.

Gateway làm việc ở tầng thứ 7- tầng ứng dụng (Application) trong mô hình OSI.Hoạt động của Gateway phức tạp hơn Router nên thông suất của nó thường chậm hơn và thường không dùng nối mạng LAN -LAN

Hình 1.11: Hoạt động của GateWay trong OSI.

1.5.2 M t s ch c năng c a Gateway ộ ố ứ ủ

- Chức năng kết nối các giao thức điều khiển cuộc gọi.

- Chức năng giao diện mạng chuyển mạch gói: kết cuối mạng chuyển mạch gói

- Chức năng bảo mật kênh báo hiệu: đảm bảo tính bảo mật của kênh báo hiệu nối với thiết bị đầu cuối

- Chức năng quản lý: giao tiếp với hệ thống quản lý mạng

- Chức năng ghi các bản tin sử dụng: xác định hoặc ghi lại các thông tin về sự kiện (truy nhập, cảnh báo) và tài nguyên

1.6 Wireless Access Point (AP - Đi m truy c p không dây) ể ậ

Trong mạng máy tính, điểm truy cập không dây là một thiết bị phần cứng cho phép một thiết bị phù hợp kết nối với mạng có dây Wireless Access Point thường kết nối với một Router (thông qua một mạng có dây) hoạt động như một thiết bị độc lập, nhưng nó cũng có thể là một phần không thể thiếu của Router

Khi thiết lập 1 mạng lưới máy tính trong một doanh nghiệp, trường học hay bệnh viện,… thường dùng nhiều dây cáp kết nối để giúp truy cập mạng cho tất cả các thiết bị

hỗ trợ mạng trong tòa nhà Với sử dụng các điểm truy cập không dây, người ta thêm các thiết bị truy cập mạng với ít hoặc không có dây cáp Một Wireless Access Point thường kết nối trực tiếp với một Ethernet sau đó Wireless Access Point cung cấp các kết nối không dây sử dụng tần số vô tuyến Các Wireless Access Point hỗ trợ kết nối nhiều thiết

bị không dây với một kết nối có dây Tóm lại nhiệm vụ chính của Wireless Access Point

là kết nối tất cả máy không dây và có dây trong nhà vào chung một hệ thống LAN

Hình 1.12: Mô hình mạng không dây kết nối với mạng có dây

Hình 1.13: Mô hình 2 mạng có dây kết nối với nhau

thông qua mạng không dây

1.6.1 Ho t đ ng ạ ộ

Có 3 chế độ (Mode) hoạt động chính:

Root mode được sử dụng khi AP được kết nối với mạng có dây (thường là Ethernet) Khi một AP được kết nối với dây mạng thông qua cổng Ethernet của

nó, nó sẽ được cấu hình để hoạt động trong Root Mode Trong Root Mode, các

AP được kết nối với cùng một hệ thống dây có thể nói giao tiếp được với nhau Các client không dây có thể giao tiếp với các client không dây khác nằm trong những vùng phủ sóng của AP khác thông qua AP tương ứng mà chúng kết nối vào, sau đó các AP này sẽ giao tiếp với nhau thông qua phân đoạn có dây

Hình 1.14: ROOT Mode

Repeater Mode

Trong Repeater Mode, AP cung cấp một đường kết nối không dây vào mạng

có dây thay vì một kết nối có dây bình thường Trong hình dưới, một AP là một Root AP và AP còn lại hoạt động như một Repeater không dây AP Repeater Mode kết nối với các client và kết nối với AP Root Mode như là một client

Hình 1.15: Repeater Mode

Bridge Mode

Trong Bride Mode, AP giống với một Bridge không dây Client không kết nối với Bridge, Bridge được sử dụng để kết nối 2 hoặc nhiều đoạn mạng có dây lại với nhau bằng kết nối không dây

Hình 1.16: Brigde Mode

1.6.2 Chu n m ng không dây ph bi n hi n nay ẩ ạ ổ ế ệ

 Chuẩn 802.11a (Chuẩn A) : Tốc độ tối đa 54Mbps trong phạm vi 25m, tần

số hoạt động 5GHz

 Chuẩn 802.11b (Chuẩn B) : Tốc độ tối đa trong việc truyền tải dữ liệu là

11Mbps trong phạm vi 35-45m Chuẩn B hoạt động ở tần số 2.4GHz

 Chuẩn 802.11g (Chuẩn G) : Tốc độ truyền tải lên tới 54Mbps trong phạm

vi 35-45m Tần số hoạt động 2.4GHz

 Chuẩn 802.11n (Chuẩn N) : Tốc độ tối đa 300Mbps, sử dụng công nghệ

MIMO với nhiều sóng vô tuyến để truyền và nhận dữ liệu trên nhiều kênh 1 lúc Đây là thế hệ mới nhất trong công nghệ mạng không dây hiện nay

1.6.3 Ho t đ ng ạ ộ

- Định tuyến (Routing): Là chức năng đảm bảo gói tin được chuyển chính xác tới

địa điểm cần đến

- Chuyển mạch các gói tin (Packet Switching): Là chức năng chuyển mạch số liệu

truyền tải các gói tin theo hướng đã định trên cơ sở các định tuyến được đặt ra Các giao tiếp chủ yếu:

+ Giao tiếp WAN: Đảm bảo cho các kết nối diện rộng thông qua các phương thức truyền thông khác nhau

+ Giao tiếp LAN: Đảm bảo cho các kết nối mạng cục bộ kết nối đến các vùng cung cấp dịch vụ trên mạng

+ Console/AUX: Là cổng tuần tự sử dụng để khởi tạo cấu hình ban đầu của Router

Router có địa chỉ riêng biệt và nó chỉ tiếp nhận và xử lý các gói tin gửi đến nó Khi một trạm muốn gửi gói tin qua Router thì nó phải gửi gói tin với địa chỉ trực tiếp của Router (trong gói tin đó phải chứa các thông tin khác về đích đến) Khi gói tin đến Router thì Router mới xử lý và gửi tiếp

Khi xử lý một gói tin Router phải tìm được đường đi của gói tin qua mạng Để làm được điều đó Router phải tìm được đường đi tốt nhất trong mạng dựa trên các thông tin

nó có về mạng, thường trên mỗi Router có một bảng chỉ đường (Router table) Dựa trên dữ liệu về Router gần đó và các mạng trong liên mạng, Router tính được bảng chỉ đường (Router table) tối ưu dựa trên một thuật toán xác định trước

Hình 1.8: Hoạt động của Router trong OSI

Trong 1 mạng diện rộng thường có nhiều đường đi khác nhau cho cùng 1 đích đến

Ta xét ví dụ A gửi đến C một gói tin: Gói tin được chuyển đến Router R1 và được lưu vào hàng đợi các gói tin chờ được chuyển đi của R1 Khi 1 gói tin đến lượt được xử lý, Router sẽ xác định đích đến của gói tin từ đó tìm ra Router kế tiếp để có thể chuyển gói tin đi đến đích Router R1 có 2 đường đi 1 nối đến RouterR2 và 1 nối đến R3 Khi đã chọn xong đường đi, Router R1 chuyển gói tin từ hàng đợi ra đường đã chọn Cứ như thế gói tin sẽ được chuyển từ Router này sang Router khác cho đến khi đến được mạng chứa máy tính nhận và được nhận bởi máy tính nhận

Hình 1.9: Hoạt động của Router

1.6.4 Ph ươ ng th c ho t đ ng ứ ạ ộ

- Phương thức véc tơ khoảng cách : mỗi Router luôn luôn truyền đi thông tin về bảng

chỉ đường của mình trên mạng, thông qua đó các Router khác sẽ cập nhật lên bảng 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 cập nhật lại bảng chỉ đường, thông tin truyền đi khi đó thường là thông tin về đường truyền