giáo án mạng máy tính Phân biệt được các loại mạng. Liệt kê được các dịch vụ mạng. Hiểu được các lợi ích thực tế của mạng. Khái niệm mô hình OSI, TCPIP Ý nghĩa, chức năng của mỗi tầng trong các mô hình So sánh được mô hình OSI và TCPIP Giải thích được quá trình vận chuyển gói tin trong mô hình OSI và TCPIP. Liệt kê được các ứng dụng và các dịch vụ sử dụng giao thức TCPIP. Hiểu được cấu trúc và các khái niệm liên quan đến địa chỉ IP. Biết cách chia mạng con. Hiểu được các đặc điểm của các phương tiện truyền dẫn. Hiểu được các tính năng và đặc điểm của các thiết bị mạng. Hiểu được các đặc điểm và cận dụng được các kiến trúc mạng trong thiết kế mạng. Hiêu được các công nghệ mạng hiện nay.
Trường Cao Đẳng Việt Nam – Hàn Quốc Bình Dương Giáo án số: 05 Khoa CNTT Thời gian thực hiện: 20 Bài học trước: Phương tiện truyền dẫn thiết bị mạng Ngày thực hiện: Bài 5: CÁC KIẾN TRÚC VÀ CÔNG NGHỆ MẠNG LAN Mục tiêu bài: Sau hồn thành chương này, học sinh nắm được: − Hiểu đặc điểm cận dụng kiến trúc mạng thiết kế mạng − Hiêu công nghệ mạng Đồ dùng thiết bị dạy học: − Giáo án, đề cương giảng − Máy tính, máy chiếu projector − Bảng bước thực Hình thức tổ chức dạy học: −Hướng dẫn thường xuyên: Thực hành máy tính −Hướng dẫn kết thúc: Tập trung lớp nhận xét rút kinh nghiệm I ỔN ĐỊNH LỚP: Thời gian: 02 phút Số học sinh vắng: Tên: II THỰC HIỆN BÀI HỌC: TT Nội dung Dẫn nhập: Chương cung cấp học viên kiến thức kiến trúc công nghệ mạng LAN … Giới thiệu chủ đề Bài 5: Các kiến trúc công nghệ mạng Lan Các kiến trúc mạng Các công nghệ mạng lan Giải vấn đề I CÁC KIẾN TRÚC MẠNG (TOPOLOGY) Khái niệm Network Topology sơ đồ dùng biểu diễn kiểu xếp, bố trí vật lý máy tính, dây cáp thành phần khác mạng theo phương diện vật lý Có hai kiểu kiến trúc mạng là: kiến trúc vật lý (mơ tả cách bố trí đường truyền thực mạng), kiến trúc logic (mô tả đường mà liệu thật di chuyển qua node mạng) Hoạt động dạy học Hoạt động Hoạt động giáo viên học sinh + Thuyết + Lắng trình gợi mở nghe vào dạy + Ghi nhớ + Thông báo + Ghi tiêu đề lên bảng +Thuyết trình Thời gian 03 phút + Lắng nghe, ghi chép 02 phút 19 48 phút +Thuyết trình + Minh họa + Lắng nghe, ghi chép Các kiểu kiến trúc mạng a Mạng Bus (tuyến) - Kiến trúc Bus kiến trúc cho phép nối mạng máy tính đơn giản phổ biến Nó dùng đoạn cáp nối tất máy tính thiết bị Giáo án mạng máy tính Trường Cao Đẳng Việt Nam – Hàn Quốc Bình Dương Khoa CNTT mạng thành hàng Khi máy tính mạng gởi liệu dạng tín hiệu điện tín hiệu lan truyền đoạn cáp đến máy tính cịn lại, nhiên liệu máy tính có địa so khớp với địa mã hóa liệu chấp nhận Mỗi lần có máy gởi liệu lên mạng số lượng máy tính bus tăng hiệu suất thi hành mạng chậm - Hiện tượng dội tín hiệu: tượng liệu gởi lên mạng, liệu từ đầu cáp đến đầu cáp Nếu tín hiệu tiếp tục khơng ngừng dội tới lui dây cáp ngăn khơng cho máy tính khác gởi liệu Để giải tình trạng người ta dùng thiết bị terminator (điện trở cuối) đặt đầu cáp để hấp thu tín hiệu điện tự - Ưu điểm: kiến trúc dùng cáp, dễ lắp đặt, giá thành rẻ Khi mở rộng mạng tương đối đơn giản, khoảng cách xa dùng repeater để khuếch đại tín hiệu - Khuyết điểm: đoạn cáp đứt đôi đầu nối bị hở có hai đầu cáp khơng nối với terminator nên tín hiệu dội ngược làm cho toàn hệ thống mạng ngưng hoạt động Những lỗi khó phát hỏng chỗ nên công tác quản trị khó mạng lớn (nhiều máy kích thước lớn) b Mạng star (sao) - Trong kiến trúc này, máy tính nối vào thiết bị đấu nối trung tâm (Hub Switch) Tín hiệu truyền từ máy tính gởi liệu qua hub tín hiệu khuếch đại truyền đến tất máy tính khác mạng - Ưu điểm: kiến trúc star cung cấp tài nguyên chế độ quản lý tập trung Khi đoạn cáp bị hỏng ảnh hưởng đến máy dùng đoạn cáp đó, mạng hoạt động bình thường Kiến trúc cho phép mở rộng thu hẹp mạng cách dễ dàng Giáo án mạng máy tính Trường Cao Đẳng Việt Nam – Hàn Quốc Bình Dương Khoa CNTT - Khuyết điểm: máy tính phải nối vào trung tâm điểm nên kiến trúc đòi hỏi nhiều cáp phải tính tốn vị trí đặt thiết bị trung tâm Khi thiết bị trung tâm điểm bị hỏng tồn hệ thống mạng ngừng hoạt động Hình 5.2 – Kiến trúc mạng Star c Mạng RING (vịng) - Trong mạng ring máy tính thiết bị nối với thành vòng khép kín, khơng có đầu bị hở Tín hiệu truyền theo chiều qua nhiều máy tính Kiến trúc dùng phương pháp chuyển thẻ (token passing) để truyền liệu quanh mạng - Phương pháp chuyển thẻ phương pháp dùng thẻ chuyển từ máy tính sang máy tính khác tới máy tính muốn gởi liệu Máy giữ thẻ bắt đầu gởi liệu quanh mạng Dữ liệu chuyển qua máy tính tìm máy tính có địa khớp với địa liệu Máy tính đầu nhận gởi thơng điệp cho máy tính đầu gởi cho biết liệu nhận Sau xác nhận máy tính đầu gởi tạo thẻ thả lên mạng Vận tốc thẻ xấp xỉ với vận tốc ánh sáng d Mạng Mesh (lưới) Giáo án mạng máy tính Trường Cao Đẳng Việt Nam – Hàn Quốc Bình Dương Khoa CNTT Từng cặp máy tính thiết lập tuyến kết nối liên điểm số lượng tuyến kết nối nhanh chóng gia tăng số lượng máy tính mạng tăng lên nên người ta dùng cho mạng lưới lớn Hình 5.4 – Kiến trúc mạng Mesh Các mạng tế bào chia vùng địa lý phục vụ thành tế bào, tế bào trạm trung tâm phục vụ Các thiết bị sử dụng tín hiệu radio để truyền thơng với trạm trung tâm, trạm trung tâm định tuyến thông điệp đến thiết bị Ví dụ điển hình mạng tế bào mạng điện thoại di động Các kiến trúc mạng kết hợp a Mạng star bus Star bus mạng kết hợp mạng star mạng bus Trong kiến trúc vài mạng có kiến trúc hình star nối với trục cáp (bus) Nếu máy tính bị hỏng khơng ảnh hưởng đến phần cịn lại mạng Nếu Hub bị hỏng tồn máy tính Hub khơng thể giao tiếp Hình 5.5 – Kiến trúc mạng Star-Bus b Mạng star ring Giáo án mạng máy tính Trường Cao Đẳng Việt Nam – Hàn Quốc Bình Dương Khoa CNTT Mạng Star Ring tương tự mạng Star Bus Các Hub kiến trúc Star Bus nối với trục cáp thẳng (bus) Hub cấu hình Star Ring nối theo dạng hình Star với Hub Hình 5.6 – Kiến trúc mạng Star-Ring II CÁC CÔNG NGHỆ MẠNG LAN Một số khái niệm - Collision Domain: vùng có khả bị đụng độ hai hay nhiều máy tính gởi tín hiệu lên mơi trường truyền thơng - Broadcast Domain: vùng mà gói tin phát tán (gói tin broadcast) qua Trong vùng Broadcast Domain vùng bao gồm nhiều Collision Domain Ethernet Đầu tiên, Ethernet phát triển hãng Xerox, Digital, Intel vào đầu năm 1970 Phiên Ethernet thiết kế hệ thống 2,94 Mbps để nối 100máy tính vào sợi cáp dài Km Sau hãng lớn thảo luận đưa chuẩn dành cho Ethernet 10 Mbps Ethernet chuẩn thường có cấu hình bus, truyền với tốc độ 10Mbps dựa vào CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection) để điều chỉnh lưu thơng đường cáp Tóm lại đặc điểm Ethernet sau: - Cấu hình: bus star - Phương pháp chia sẻ môi trường truyền: CSMA/CD - Quy cách kỹ thuật IEEE 802.3 - Vận tốc truyền: 10 – 100 Mbps - Cáp: cáp đồng trục mảnh, cáp đồng trục lớn, cáp UTP - Tên chuẩn Ethernet thể đặc điểm sau: - Con số thể tốc độ truyền tối đa Giáo án mạng máy tính Trường Cao Đẳng Việt Nam – Hàn Quốc Bình Dương Khoa CNTT - Từ thể tín hiệu dải tần sở sử dụng (Base Broad) + Ethernet dựa vào tín hiệu Baseband sử dụng tồn băng thơng phương tiện truyền dẫn Tín hiệu liệu truyền trực tiếp phương tiện truyền dẫn mà khơng cần thay đổi kiểu tín hiệu + Trong tín hiệu Broadband (ethernet khơng sử dụng), tín hiệu liệu không gởi trực tiếp lên phương tiện truyền dẫn mà phải thực điều chế - Các ký tự lại thể loại cáp sử dụng Ví dụ: chuẩn 10Base2, tốc độ truyền tối đa 10Mbps, sử dụng tín hiệu Baseband, sử dụng cáp Thinnet Card mạng Ethernet: hầu hết NIC cũ cấu hình jump (các chấu cắm chuyển) để ấn định địa ngắt Các NIC hành cấu hình tự động chương trình chạy máy chứa card mạng, cho phép thay đổi ngắt địa nhớ lưu trữ chip nhớ đặc biệt NIC Hình 5.7 – Card mạng Ethernet Dạng thức khung Ethernet: Ethernet chia liệu thành nhiều khung (frame) Khung gói thơng tin truyền đơn vị Khung Ethernet dài từ 64 đến 1518 byte, thân khung Ethernet sử dụng 18 byte, nên liệu khung Ethernet dài từ 46 đến 1500 byte Mỗi khung có chứa thơng tin điều khiển tuân theo cách tổ chức Ví dụ khung Ethernet (dùng cho TCP/IP) truyền qua mạng với thành phần sau: Giáo án mạng máy tính Trường Cao Đẳng Việt Nam – Hàn Quốc Bình Dương Khoa CNTT Các trường Frame Ethernet: Preamble: byte mở đầu Destination: byte thể địa MAC đích Source: byte thể địa MAC nguồn Type: byte thể kiểu giao thức tầng Data: liệu Frame CRC: byte dùng để kiểm lỗi Frame Các loại Ethernet với băng tần sở: 10Base2: tốc độ 10, chiều dài cáp nhỏ 200 m, dùng cáp thinnet (cáp đồng trục mảnh) 10Base5: tốc độ 10, chiều dài cáp nhỏ 500 m, dùng cáp thicknet (cáp đồng trục dày) 10BaseT: tốc độ 10, dùng cáp xoắn đôi (Twisted-Pair) 10BaseFL: tốc độ 10, dùng cáp quang (Fiber optic) 100BaseT: tốc độ 100, dùng cáp xoắn đôi (Twisted-Pair) 100BaseX: tốc độ 100, dùng cho multiple media type 100VG-AnyLAN: tốc độ 100, dùng voice grade Chuẩn 10Base2 Cấu hình xác định theo tiêu chuẩn IEEE 802.3 bảo đảm tuân thủ quy tắc sau: Khoảng cách tối thiểu hai máy trạm phải cách 0.5m Dùng cáp Thinnet (RG-58) Tốc độ 10 Mbps Dùng đầu nối chữ T (T-connector) Giáo án mạng máy tính Trường Cao Đẳng Việt Nam – Hàn Quốc Bình Dương Khoa CNTT - Không thể vượt phân đoạn mạng tối đa 185m Tồn hệ thống cáp mạng khơng thể vượt 925m - Số nút tối đa phân đoạn mạng 30 - Terminator (thiết bị đầu cuối) phải có trở kháng 50 ohm nối đất - Mỗi mạng khơng thể có năm phân đoạn Các phân đoạn nối tối đa bốn khuếch đại có ba số năm phân đoạn có nút mạng (tuân thủ quy tắc 5-4-3) Quy tắc 5-4-3: quy tắc cho phép kết hợp đến năm đoạn cáp nối chuyển tiếp, có đoạn nối trạm Theo hình ta thấy đoạn 3, tồn nhằm mục đích làm tăng tổng chiều dài mạng cho phép máy tính đoạn 1, 2, nằm mạng Hình 5.9 – Qui tắc 5-4-3 Ưu điểm chuẩn 10Base2: giá thành rẻ, đơn giản Chuẩn 10Base5 Chuẩn mạng tuân theo quy tắc sau: Khoảng cách tối thiểu hai nút 2.5m Dùng cáp thicknet (cáp đồng dày) Băng tần sở 10Mbps Chiều dài phân đoạn mạng tối đa 500m Tồn chiều dài mạng khơng thể vượt 2500m Thiết bị đầu cuối (terminator) phải nối đất Cáp thu phát (tranceiver cable), nối từ máy tính đến thu phát, có chiều dài tối đa 50m Số nút tối đa cho phân đoạn mạng 100 (bao gồm máy tính tất repeater) Tuân theo quy tắc 5-4-3 Ưu điểm: khắc phục khuyết điểm mạng 10Base2, hỗ trợ kích thước mạng lớn Chú ý: mạng lớn người ta thường kết hợp cáp dày cáp mảnh Giáo án mạng máy tính Trường Cao Đẳng Việt Nam – Hàn Quốc Bình Dương Khoa CNTT Cáp dày dùng làm cáp tốt, cịn cáp mảnh dùng làm đoạn nhánh Chuẩn 10BaseT Chuẩn mạng tuân theo quy tắc sau: Dùng cáp UTP loại 3, 4, STP, có mức trở kháng 85-115 ohm, 10Mhz Dùng quy cách kỹ thuật 802.3 Dùng thiết bị đấu nối trung tâm Hub Tốc độ tối đa 10Mbps Dùng đầu nối RJ-45 Số nút tối đa 512 chúng nối vào phân đoạn với năm phân tuyến tối đa có sẵn Chiều dài tối đa phân đoạn cáp 100m Dùng mơ hình vật lý star Có thể nối phân đoạn mạng 10BaseT cáp đồng trục hay cáp quang Số lượng máy tính tối đa 1024 Khoảng cách tối thiểu hai máy tính 2,5m Khoảng cách cáp tối thiểu từ Hub đến máy tính Hub khác 0,5m Ưu điểm: mạng 10BaseT dùng thiết bị đấu nối trung tâm nên liệu truyền tin cậy hơn, dễ quản lý Điều tạo thuận lợi cho việc định vị sửa chữa phân đoạn cáp bị hỏng Chuẩn cho phép bạn thiết kế xây dựng phân đoạn LAN tăng dần mạng cần phát triển 10BaseT tương đối rẻ tiền so với phương án đấu cáp khác Chuẩn 10BaseFL Các đặc điểm 10BaseFL: Tốc độ tối đa 10 Mbps Truyền qua cáp quang Ưu điểm: Do dùng cáp quang nối Repeater nên khoảng cách tối đa cho đoạn cáp 2000m Không sợ bị nhiễu điện từ Số nút tối đa đoạn cáp lớn nhiều so với 10Base2, 10Base5, 10BaseT Chuẩn 100VG-AnyLAN 100VG (Voice Grade) AnyLan công nghệ mạng kết hợp thành phần Ethernet Token Ring, dùng quy cách kỹ thuật 802.12 Các đặc điểm kỹ thuật: Tốc độ truyền liệu tối thiểu 100Mbps Sử dụng cáp xoắn đôi gồm bốn cặp xoắn (UTP loại 3, 4, STP) cáp quang mật - Khả hỗ trợ sàng lọc khung có địa Hub nhằm tăng Giáo án mạng máy tính Trường Cao Đẳng Việt Nam – Hàn Quốc Bình Dương Khoa CNTT cường tính bảo Chấp nhận khung Ethernet lẫn gói Token Ring Định nghĩa IEEE 802.12 Mơ hình vật lý: cascaded star, máy tính nối với Hub Có thể mở rộng mạng cách thêm Hub vào Hub trung tâm, Hub đóng vai trị máy tính Hub mẹ Chiều dài tối đa đoạn chạy cáp nối hai Hub 250m Chuẩn 100BaseX Tiêu chuẩn 100BaseX Ethernet gọi Fast Ethernet mở rộng tiêu chuẩn Ethernet có sẵn Tiêu chuẩn dùng cáp UTP Cat5 phương pháp truy cập CSMA/CD cấu hình star bus với đoạn cáp nối vào Hub tương tự 10BaseT Tốc độ 100Mbps Chuẩn 100BaseX có đặc tả ứng với loại đường truyền khác nhau: 100BaseT4: dùng cáp UTP loại 3, 4, có bốn cặp xoắn đơi 100BaseTX: dùng cáp UTP loại có hai cặp xoắn đơi STP 100BaseFX: dùng cáp quang có hai dây lõi Giáo án mạng máy tính 10 Trường Cao Đẳng Việt Nam – Hàn Quốc Bình Dương Khoa CNTT FDDI Một bất lợi mạng vịng tín nhạy cảm chúng với bất trắc Vì máy gắn vòng phải chuyển khung cho máy kế nên hỏng hóc máy làm cho tồn mạng ngưng hoạt động Phần cứng vịng tín thường thiết kế để tránh hư hỏng Tuy nhiên hầu hết mạng vịng tín khơng thể vượt qua kết nối bị cắt đường cáp nối hai máy nhiên bị đứt Một số cơng nghệ mạng vịng thiết kế để khắc phục hỏng hóc nghiêm trọng Ví dụ FDDI (Fiber Distributed Data Interconnection) cơng nghệ mạng vịng tín truyền liệu tốc độ 100 triệu bit/giây, nhanh gấp lần mạng vịng tín IBM, nhanh 10 lần mạng Ethernet Để cung ứng tốc độ liệu nhanh vậy, FDDI dùng sợi quang để nối máy thay cho cáp đồng Giáo án mạng máy tính 11 Trường Cao Đẳng Việt Nam – Hàn Quốc Bình Dương Khoa CNTT Mạng FDDI sử dụng cáp quang có đặc điểm sau: - Chiều dài cáp: chiều dài tối đa cáp (2 vịng) 100Km, cáp (1 vịng) chiều dài tối đa 200Km - Số trạm mạng: có khả hỗ trợ 500 máy mạng - Bảo mật: bị nghe vòng cáp bị đứt - Nhiễu điện từ: không bị nhiễu điện từ FDDI dùng tính dự phịng để khắc phục cố Một mạng FDDI gồm hai vòng - dùng để gởi liệu việc ổn, sử dụng vòng thứ hai vòng hỏng Về mặt vật lý, hai đường nối với cặp máy tính khơng hồn tồn cách biệt Mỗi sợi quang bọc vỏ nhựa dẻo có vỏ bọc cặp sợi bao bên ngồi tương tự đường dây điện nhà Vì lắp đặt hai vịng lúc Giáo án mạng máy tính 12 Trường Cao Đẳng Việt Nam – Hàn Quốc Bình Dương Khoa CNTT Điều thú vị vòng mạng FDDI gọi xoay ngược (counter rotating) liệu chảy vịng thứ hai ngược lại với hướng liệu vòng thứ Để hiểu lại dùng vòng xoay ngược, xét trường hợp có cố nghiêm trọng xảy Thứ cặp sợi nối hai trạm thường đường nên đứt sợi thường đứt sợi Thứ hai, liệu luôn theo hướng hai sợi, việc ngắt trạm khỏi vịng (ví dụ di chuyển máy) ngắt truyền thông máy khác Tuy nhiên, liệu chuyển theo hướng ngược lại đường dự trữ, trạm cịn lại cấu hình mạng để sử dụng đường dự phịng Phương pháp truy cập mà mạng FDDI sử dụng phương pháp TokenRing Thẻ Token Frame đặc biệt, chạy xoay vòng đường mạng Giáo án mạng máy tính 13 Trường Cao Đẳng Việt Nam – Hàn Quốc Bình Dương Khoa CNTT Khi máy trạm cần truyền liệu, bắt thẻ Token, sau bắt thẻ bắt đầu truyền liệu, sau truyền liệu xong giải phóng thẻ Token Chỉ có máy trạm giữ thẻ Token phép truyền liệu lên đường mạng Hướng dẫn kết thúc - Nhắc lại nội dung mục tiêu học - Phổ biến kế hoạch chuẩn bị mới: Bài 6: Ôn tập - Giáo viên nhận xét buổi học - Dặn dị cơng việc cần chuẩn bị cho buổi học tới - Ghi công việc cần nhớ 03 phút 02 phút Hướng tự học - Giáo trình Mạng máy tính– Trường Trung cấp nghề Bình Dương - Computer.Networking.A.Top-Down.Approach.6th.Edition - Website: www.quantrimang.com IV Rút kinh nghiệm tổ chức thực hiện: Trưởng Khoa/Trưởng Bộ Môn Ngày tháng năm 2021 Giáo Viên Nguyễn Văn A Giáo án mạng máy tính 14