Thiết kế mạng

THIẾT KẾ MẠNG V ir T ll NgiiyỄii Nam 1li>i G IỚ I T IIIỆ♦ U T IIIẾ T KẾ M ẠNG • (LAN DliSKỈN INTRODUCTION) Mục đích chuyên dề Iiày giới Ihiỏii lìhũìig kiến thức ban đầu thiết k ế mạng nội (LAN), mỏf rộng, phAn nhỏ vìi Hơn kết LAN cho mục đích tối ưu hố lìiệii siiấl hoạt dộng cùa mạng Với tiến kliơng ngừng vìl Iilianh chóng trơn lĩnh vực cơng nghệ điện tử viễn thông nay, bạn đọc chiiyôn clổ cíỉn Ihường xuyên phải bổ xung, cộp nhạt thơng tin múi Kiến thííc cần chuđii bị cho cluiii đổ líl kiến thức lý thuyết chung iTỉỊng, hiểu biếl mơ hình chuẩn OSI cán Uiiết để hiểu ngiiyân lý làm việc Ihiết bị ghép nối mạng Nội cung chun để bao gồm phíìn: giới thiệu chung, mơi trưịng triiyềi dẫn vật lý C ik h sử dụng, chuẩn LAN, thiết bị ghép nối LAN bước cđn tiến hhnh công tdc thiết kế mạng THIẾT KỂ MẠNG VlTTI N|ỉ>'yỉi> Nam lãi M lùiili chung, mơi trng truyền (lẫn card m ạng L M hìĩih chíuig Phần cứng Một LAN bao gổm (liàiih phán; • Các thiếl bị c1Àii cuối (Tcmiinal hay'Stalion): PC, Server, Printer, • Các cliéu khiển Ihu |)liál thông lin (Controller, Transceiver) xác clịnh nút mọng (NocIc),4rong bảng mạch gọi \ầ card mạng (Netwoik Inlci face Carcl - NIC) Controller thực chức tliồu khiển (riiyền lliông, clảm bảo ciữ liệu cUrợQ truyền thông xác girra lerniinal Trancciver làm nhiệm vụ chuyển clữ liệu gửi lới (ìr c;tc conlrollcr sang tín hiệu điện hay quang (lương ứng với cluờng Iruyền), ị-)hál di trơn đường truyền ngirợc lại • Đ n g truyền (T ransm ission line) liôii kốl nút m ạng, triiyồii d.^n c ổ c lín hi ệ u d i ệ n liay (ÍII hiộii cỊiiang Phần mềm Mõi thiết bị đáu cuối LAN hoạt dộng nhờ hệ ctiồLi hành mạng (Network operating vSystem - NOS) Các NOS phổ biến líi; WiiuIo\v.s 95/98, Wintlovvs NT, Novell Netv/are, UNIX Chương Irình (iiiyồn lliổiig NOS NIC clược gọi liình cliổu khiển corcl mạng (NIC clrivcr hay LAN cỉrivcr) Các NIC tlrivcr cho NIC khác niỏi NOS vẠy chíing thường viếl nhị sản xuất NIC bán kèm với NIC Hình thức liên kết (Nelvvork Topology) LAN dược liôn kếl Ihco cách phối hợp bii dạng (Topo) là: • Dạng Tuyến lính (Biis) Dùng dường Iruyền clỉín chung xương sống cìia mạng, tất ciỉc tiạm Ihm việc liên kết vào đường trun chung nịy Đíly Ih t0 Ị)0 dùng phổ biến có nhược diểm xảy cố trôn đường xương sống tohn máy mạng giao tiếp với Iiliau THIỂT KỂ MẠNG N guyén N am Hái VTT ▲ -m- •2> -m- -m- T opo d n g BUS D ạns (Star) Dùnơ thiết bị đấu nối tmng tâm, trạm làm việc liên kết với thiết bị trung tâm đường truyền riênơ- Topo có ưu điểm xảy cố đưỊTig đườns truyền máy tương ứng bị loại khỏi m ạns toàn máy lại trona m ạns s;iao tiếp đưọc với nliau Nhưọ'c điểm topo bán kíiứi hoạt động mạng bị han chế T opo d n g Sao THIỂT KỂ MẠNG n Nguyỏn Nam I lài Dạns; vòn? i;Rin2 ) Dùng đường tmyền dẫn chung dạng vịng [rịn khép kín Các trạm làm việc mạng liên kết vào điểm khác vịng trịn TODO có nhược điểm topo dạng BUS, nghTa xảy cố đưị‘ng vịng trịn tồn mạng ỉdiông thể giao tiếp với đưọ’c tìường truìi dẩn Mơi trưịng truyền dẫn (transmission media) sử dụng LAN hiểu theo ngliĩa rộng đa dạng, gồm đường tmyền dùng cáp kừn loại, cáp sợi quaniĩ cà mòi tiirờng sóng vơ tuyến (wireless media) a Cáp dồng trục (C oaxial cable) Là cáp thiết kế có sợi kim loại trung tâm bọc lóp cách điện lưới kim loại chống nhiễu, vỏ bọc cách điện Sợi kim loại tmng tâm lưới kim loại làm thành hai sọi dãn điện đồng tiạic THIẾT KỂ MẠNG í ViTTl N gun Nam Hái CĨ hai loại cáp đồng trục kliác dùng liên kết L \N với định khác kỹ thuật thiết bị nối ghép kèm (connector), gọi cáp trục mỏng (thin cable) cáp đồng trục béo (thick cable) Cáp béo cịn gọi cáp vàng vỏ bọc chất dẻo bên ngồi có màu vàng theo tiêu chuẩn Thm cable (RG-5S): • Giá thàiili rẻ, dùng phổ biến • Điện trở kliáng 50 Q • Dùng với comiectors: BNC-connector, T-connector, BNC-Terminator 50 Q Thick cable (RG-SU): ® Có kliả nãng chống nhiễu tốt hoii Thin cable, đắt hơn, thường đưọ'c dùng liên kết mạng môi tmờng công nghiệp a Đ iện trở kháns 50 Q • Dùng với coiìnectors: Transceiver, AƯI connector, Terminator 50 Q lì Dây dẫn trung tâm K-r / Vỏ bọc ngồi / \ Lóp cách điện Đường dẫn dạng lưối kũn loại Cáp trục THIẾT KỂ MẠNG V ITT i N g u y ỉn N am Hãi Cơ chế ưu tiên theo nhu cầu chế kliồng có va chạm hiệu suất tmyền thơng bị suy giảm mạng chịu tải cao Mở rộng mạng lOOVG-AnyLAN Root HƯB Level HUB Level HƯB Max Level □ □ a o Do q a (aoQ^o □ □ o □ op □ □ □ □ q^D o t;3o o QQ J ODODỌDDa Klioảng cách tối đa hai node: Km ó A T M L A N ATM LAN danh từ nói LAN dùng cơng nghệ truyền thơng ATM (Asynchronous Transfer Mode - Chế độ truyền thông không đồng bộ) ATM LAN hứa hẹn đáp ứng Iiiiu cẩu truyền thông tốc độ cao ứng dụng thời gian thực với độ trễ lứiỏ (small transmission delay) Công nghệ ATM xây dimg dựa thiết kế chuyển mạch đặc biệt (ATM Switch) để tmyền liệu tiếng nói video qua mạna; theo nhu cầu (on demand) với tốc độ 25 Mbps, 155 Mbps 622 Mbps Các trạm làm việc liên kết với mạng ATM nhò' cáp sợi quang ATM NIC Khái niệm tmyền thông theo nhu cầu mô tả khả trạm làm việc cấp đủ giải thơng riêng kỉii có nhu cầu tmyền thơng (banđvvidth on deinand) tới trạm đích đó, khác với giải pháp tmớc 29 THIỂT KỂ MẠNG VITTI Nguyỗiỉ Niiiii lái trạm làm việc chia sẻ đường truyền, giải thông dùng chung theo thời gian chế thâm nhập (bandwidth when available/ không đảm bảo thời gian chờ đợi nhỏ) Điềii có nghĩa ATM LA N kliơng địi hỏi chế truy nhập (has not an Access M ethod) Nhưng mà tmyền thơng với ATM kiểu truyền thơng địi hỏi liên kết (connection-type communication); kênh truyền thông với giải thông cần thiết phải thiết lập trước klii tmyền liệu Đ iều kliác với giải pháp tmyền thống kiểu khơng địi hỏi liên kết (connectionless-type communication), trạm làm việc gửi thông tin tới trạm đích khơng cần biết trạm đích có tổn hay hoạt d ộ n g m n g h ay không Cuối cùng, đặc điểm riêng khác ATNI liệu tiuyền thơng ctuọc chia thàiili nhũng gói lin íihỏ (cell) Iiliau dài 53 byte! Gigahit Ethernet 'Hiáng 7/1998, chuẩn Gigabit Ethernet công nhận với mã lEEE802.3z Chuẩn phát triển công nghệ Ethernet, đảm bảo tốc độ truyền thơng 1000 Mbps Tưcmg thích vơi chuẩn lOBASE, 100 BASE dùng topo dạng B s Chuẩn Gigabit Ethernet chi tiết hoá theo mơi tiirịng truyền dẫn CÌLIỌC sử đựng thành chuẩn lOOOBASE-SX, lOOOBASE-LX, lOOOBASE-CX lOOOBASE-T Cơ chế thâm Iihập truyền thơng nicạng chế CSMA/CD • lOOOBASE-SX ■ Mơ hình phần cứng: Chữ s lOOOBASE-SX viết tdt chữ Short, chỗ chuẩn phát triển hướng vào việc xây dựng đưcmg backbone ngắn, giá thấp ”■ Dùng cáp sợi quang multimode với đầu nối s c Gigabit Ethernet HƯB với cổng s c Các node liên kết với HƯB cáp sợi quang multimode, chiều dài không Idiông 300 m Quy tắc mở rộng: Chỉ dùng Repeater HƯB Đ ể mở rộng mạng cần phải sử dụng thiết bị chuyển mạch gọi Gigabit Ethernet Switch 30 THIỂT KẾ MẠNG ^ ££ oJ ^ Nguy&i Nimi I lãi 1OOOBASE-LX Mơ hình phẩn cứng; Chữ L lOOOBASE-LX viết tắt chữ Longer, chỗ chuẩn phát triển hướng vào việc xâv dimg nliững đường backbone dài Dùng cáp sợi quang multimode hay singlem ode với đầu nối s c Gigabit Ethernet HƯB với cổng s c Các node liên kết với HƯB cáp sợi quang m ultim ode/ singlemode, chiều dài không khồng 550 m / km Quy tắc mở rộng; Chỉ dùng l Repeatcr HUB Đ ể mở rộng mạns; cÀn phải sử dụng thiết bị chuyển mạch gọi Gigabit Ethernet Switch • lOOOBASE-CX Mơ hình phần cứng; Chữ c lOOOBASE-CX viết tất chữ Coaxial hay Copper link segment, chỗ chuẩn phát triển hưÓTig vào việc sử d ụ n g c p đ n g trục liên k ế t h đ o n iTicạns Dùng cáp đồng trục vói đầu nối AUI Hai node Idiơng cách q 25m • lOOOBASE-T M hình phàn cứng; Chữ T lOOOBASE-TX viết tắt chữ Twisted, chỗ chuẩn phát triển hướng vào việc xây dựng đưòng kết nối dùng cáp ƯTP Dùng cáp UTP cat vói đầu nối RJ 45 Gigabit Ethernet HUB với cổng RJ 45 Các trạm ỉàm việc liên kết với HƯB ƯTP cat 5, chiều dài không không 100 m Quy tắc mở rộng; Chỉ dùng Repeater HƯB Đ ể mở rộng mạng cần phải sử dụng thiết bị chuyển mạch gọi Gigabit Ethernet Switch 31 THIỂT KẾ MẠNG il, VITTỊ N g u y ín N am H ii Nhận xét: Chuẩn Gigabit Ethernet chuẩn hỗ trợ giải pháp , mạng có giải thơng lớn, chi phí thấp hoTi.rất nhiều so với ATM Sau đày báng so sánh giải pháp công nghệ khác chi phí đầu tư vào thiết bị tính theo giá tiền cho cổng tói node 1 Công nghệ Kiểu thiết bị Giá (USD) / cổng (1998) Hub 102 Switch 500 Concentrator 680 Svvitched FDDI S\vitch 3200 ATM 622 Mbps (dùng multimode fiber) Svvitch 4200 Shared Gigabit Ethernet (dìins; multimode fiber) Hub 920-1400 Shared Fast Ethernet Svvitched Fast Ethernet Shared FDDI Switched Gigabit Ethernet (dùnạ: multỉmode fibei’) Switch 1850 ũ 4' 2800 I • 32 THIỂT Kế MẠNG v IT T I N guyỉii Nam 11;Ì| III Liên kết L A N (Internetw orking) Khái niệm Ịnternetworking Mỗi chuẩn LAN có Iihững hạn chế kỹ thuật bán kính hoạt động mạng (khoảng cách tối đa hai node hay khoảng cách tối đa node thiết bị ghép nối trung tâm) có bạn ch ế vể số lượng tối đa node LAN Mặt khác kỉii LAN có Iihiều node vối nhu cẩu truyền thơng cao, hiệu suất hoạt động LAN bị giảm sút nhiều, chí giảm sút nghiêm trọng Vì để xây dựng nhũng mạng lớn, có tốc độ tm yền thông đáp ứng đưọc nliu cầu sử dụng người ta buộc phải xây dimg nliững LAN có tải thích họp liên kết chúng lại với thàrứi mạng lớn Công việc liên kết LAN lại thàiìh mạna; lớn hoTi gọi liên kết LAN hay liên kết mạng (liitemetvvorking) Chúng ta lại biết chuẩn LAN khác quy địnli nhiìng giao thức truyền thơng khác Iihau tầng vật lý liên kết liệu Vì việc liên kết LAN lại với phải ơiải vấn đề trao đổi thông tin Iihững mạng có cấu trúc vật lý khác khác lìhau giao thức truyền thơng Các thiết bị sử dụng cho việc liên kết mạng (ữiterconnection network device) gồm có: Bộ chuyển tiếp tín hiệu: Repeater HUB Cẩu nối: Bridge Bộ chuyển mạch: Switch Bộ đẫn đường: Router Cổng giao tiếp: Gatevvay Repcaters Repeater làm việc với tầng thứ mơ hình OSI - tầng vật lý Repeater có hai cổng Nó thực việc chuyển tiếp tất tm hiệu điện đến từ cổng cổng khác sau khuyếch đại V ì tất L \N lièn kết với Iiiiau qua repeater trở thàiih LAN, mặt khác 33 THIẾT KỂ MẠNG Vì T T I N guyền Nam H ii repeater khơng có khả liết kết LAN khác giao thức truyến thông tầng liên kết liệu như: IEEE802.3, IEEE802.5, IEEES02.12, IIƯB HUB tên gọi repeater nlìiều cổng Nó thực việc chuyển tiếp tất tín hiệu điện đến từ cổng tới tất cổng lại sau ỉchi kihiiyếch đại Vì tất LAN liên kết với qua HƯB trờ thành LA N , mặt.kbác HUB khơng có kliả liết kết LAN khác giao thức truyền thông tầng liên kết liệu như; 1EEES02 3, 1EEE802.5, IEEE802.12, ỉìr id íỊe s Bridge làm việc với táng thứ hai mơ hình OSI: tầng iiên kết ỉiệu Nó đưọ’c thiết k ế để có kha nhận tín hiệu vật lý, chuyển đổi dạng liệu chuyển tiếp liệu Bridse có hai cổns Sau !dii nhận tín hiệu vật lý chuvển đổi dạne liệu từ Cổn2 , b rid íe kiểm tia địa đích, địa nàv node liên kết với c ổ n s nhận tín hiệu, bỏ qua việc xử lý Trong trườns: hỢỊ3 nsược lại d ữ liệu đưọ ’c c h u v ể n tó'i c ổ n g c ò n lại, c ổ n g n y d ữ liệu đ ợ c c h u \ 'è n đổi thàiih tín hiệu vật lý gửi Để kiổm tra node đưọ'c liên kếc vói c ổ i ,2 nó, bridse dùng bảng địa cập nliật độns VI nguyên Iv hoạt dộng nói mà tốc độ truyền thòng qua hai cổng Bridse ỉà ch ậm liơn so vói i'e[7eater Bi iclue đưọc dùng để liên kết LAN có giao thức tầns liên kết liệu Các LAN khác mòi trường truyền dẫn vật lý Hcn giúp vưọt qua h D T T / w trons T thời ơian tính phút để hồn thànli giao dịch w tliời gian tíiih phút ngày làm việc Ư()C ỉiiọng b n g tỉiỏìig cần thiết Việc ước lượng băng thông cần thiết cần vào thông tin sau; Hiệu q truyền thịníĩ (H): tính tỷ số kích thước liệLi (byte) tổng số byte m ột khung liệu Tỷ lệ hữu ích đường tmyền (R): khuyến cáo cho hai ch ế tniy nhập truyền thông CSMA/CD; 0.2, Token Ring: 0.4 Băng thơng địi hỏi phải thoả mãn điều kiện lớn Dung lượng truyền thơng (tính theo byte/ g i ) / (3600 H R) D ự thảo m ị hình m n g Bước nàv bước phải thực cồng việc: 39 THIỂT KỂ MẠNG [VITTI N g u y ỉn N ain Ilái Khảo sát vị trí đặt rrạm làm việc, vị trí đường cáp mạng, ước tíah độ dài, vị trí đặt repeater, Lựa chọn kiểu LAN Lựa chọn thiết bị m ạns, !ên danh sách thiết bị ố Đáiiìi giá k h ả nă n g dá p ứng nhu cầu Mục đích bước đánh giá xem dự thào thực bước có đáp ứng nhu cầu người sử dụng hay khơng Có thể phải quay trở lại bưóc để thực bổ sung sửa đổi, ìhậm chí phải xây dimg lại dự thảo Đ ôi idii phải đối chiếu, xem xét lại chi tiết ỏ' bước Có nhiều khía cạnh khác cÀn đánh giá vé khà nãng thực đáp ứns Iihii cáu mạng, Iiliưng điều quan trọng trước tiên thời gian trễ mạng (delay tim e) thời gian hổi đáp m ạn s (response time) thời sian trễ dài có nghĩa thời sian hổi đáp ló’n Đế tíah tốn delav time có hai phươns pháp: Thực nơhiệm: xày dựng mạng thí nợhiệm có cấu hinh tưong tự dự thảo Đây việc đòi hỏi nhiều còns sức tỷ mỉ Mò phỏn : dùng cịng cụ mơ phỏns (simulation tool) để tính tốn Dùnơ phương pháp buộc phải có simulation tool, mà simulation tool đắt tiền (hàng trãm nshìn la Mỹ) TÚIỈI tốìì giá Dựa danh sách thiết bị mạng có từ bước bước nhóm thiết kế phái thực cơng việc: Khảo sár thị (rường, lựa chọn sản phẩm thích họp Đ ôi klii phải quay lại thực bổ sung, sửa đổi bước hav phải đối chiếu lại yêu cáu phân tích ỏ' bước Bổ sung danh mục phụ kiệiì cán thiết cho việc thi cỏns Tíiih tốn Iiiiân cơng cần thiết để thực thi côn s bao sồm nhân cơng quản lý điều hành Lên b án í giá tính tốn tổng giá thàiili tất klioản mục Xâv dipĩg bảng dịa cỉii IF Trong bước lìàv phải lập; 40 THIỂT KỂ MẠNG V IT T ì I N j ; u y > N a i i i 1l i Bảng địa chi netvvork cho m ỗi sLibnet Bảiig địa IP cho trạm làm việc subnet V ẽ s d rải cáp Sơ đồ cáp phải thiết kế chi tiết để hướng đẫn thi công tài liệu phải lưu trữ sau thi công Cần phải xfty dựng sơ đồ tỷ ml để đảm bảo tínli thực thi, tránh tối đa sửa đổi tnnh thi công Trong q trình thi cơng có lý bắt buộc phải sửa đổi đường cáp phải cộp nhật lại vẽ để sau thi công xong, vẽ thể xác sơ đồ cáp mạng 41 THIẾT KẾ ^/lẠNG VITTI Nguyén Naiii ỉlâi MỤC LỤC í M hình chun g, mịi irưímg truyền dẫn card m ạng Cấu hình: phần cứng phần mềm Môi trường tniyển dẫn Network Topology II C ác chuẩn LA N 10 Ethernet Token Ring FDDI lOOBASE-T lOOVG-AnyLAN ATM LAN Gigabit Ethernet III Internetworking 33 KJiái niệm Liternetvvorking Repeaters HƯBs Bridges Svvitchs Routers Gateways IV Thiết k ế mạng 37 Khảo sát, phân tích Đáiìli giá liai lượng truyền thơng Túứỉ tốn số lượng trạm làm việc ước lượng băng thông cần thiết 42 THIỂT KỂ MẠNG lũv i t t Nguyiĩn Nam Hái Dựthỉo mơ hình mạng Đáiligiá khả đáp ứng nhu cáu 'Tírhốngiá M i y ỉựng báng địa IP ^ ''ẽ s c đ rải cáp 43 ... nối mạng Nội cung chun để bao gồm phíìn: giới thiệu chung, mơi trưịng triiyềi dẫn vật lý C ik h sử dụng, chuẩn LAN, thiết bị ghép nối LAN bước cđn tiến hhnh công tdc thiết kế mạng THIẾT KỂ MẠNG...THIẾT KẾ MẠNG V ir T ll NgiiyỄii Nam 1li>i G IỚ I T IIIỆ♦ U T IIIẾ T KẾ M ẠNG • (LAN DliSKỈN INTRODUCTION) Mục đích chun dề Iiày giới Ihiỏii lìhũìig kiến thức ban đầu thiết k ế mạng nội... m ạng Thiết kế mạng công việc dựa phân tích đánh giá khối lượng ihơng tin phải xử Iv giao tiếp hệ thống để xác đừih mơ hình mạng, phán mềm tập hợp máv tíiứi, thiết bị, vật liệu xây dựng mạng Các