Bài giảng Thiết kế mạng: Phần 1 - ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Nam Định

LỜI NĨI ĐẦU Hiện nay, lĩnh vực Cơng nghệ thông tin không nhắc đến hệ thống mạng tảng để người sử dụng trao đổi liệu Chính tầm quan trọng hệ thống mạng nên thiết kế mạng mảng kiến thức cần thiết với sinh viên chuyên ngành Công nghệ thông tin Tập giảng Thiết kế mạng biên soạn cho đối tượng sinh viên Cao đẳng Đại học khoa Công nghệ thông tin, trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Nam Định Tập giảng chia làm chương: Chương 1: Mạng cục Chương 2: Cơ sở cầu nối Chương 3: Cơ sở chuyển mạch Chương 4: Cơ sở chọn đường Chương 5: Công nghệ Wireless Chương 6: Thiết kế mạng Nhóm biên soạn xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp khoa Công nghệ thông tin, đồng nghiệp trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định giúp chúng tơi hồn thành tập giảng Trong lần biên soạn đầu tiên, tập giảng khơng tránh khỏi sai sót, mong người đọc đóng góp ý kiến để tập giảng hồn thiện Mọi đóng góp ý kiến xin gửi Văn phịng Khoa Cơng nghệ thơng tin, trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Nam Định Chúng xin chân thành cảm ơn! Nam Định, tháng 12 năm 2014 Nhóm biên soạn Th.s Trần Văn Long Th.s Trần Đình Tùng i MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU i DANH MỤC HÌNH VẼ v DANH MỤC BẢNG x CÁC TỪ VIẾT TẮT xi Chƣơng MẠNG CỤC BỘ 1.1 Các khái niệm 1.1.1 Cấu trúc topo mạng .1 1.1.2 Các phƣơng thức truy nhập đƣờng truyền 1.1.3 Các loại đƣờng truyền chuẩn chúng 1.1.4 Các loại cáp mạng dùng mạng LAN .6 1.1.5 Các thiết bị sử dụng mạng LAN 11 1.2 Công nghệ Ethernet 17 1.2.1 Giới thiệu 17 1.2.2 Các đặc tính chung Ethernet 18 1.2.3 Các loại mạng Ethernet 22 1.3 Các kỹ thuật chuyển mạch LAN 22 1.3.1 Phân đoạn mạng LAN 23 1.3.2 Các chế độ chuyển mạch LAN 27 Chƣơng 28 CƠ SỞ VỀ CẦU NỐI 28 2.1 Giới thiệu liên mạng 28 2.2 Cầu nối .29 2.2.1 Cầu nối suốt .29 2.2.2 Cầu nối xác định đƣờng từ nguồn .32 2.2.3 Cầu nối trộn lẫn 34 Chƣơng 35 CƠ SỞ VỀ BỘ CHUYỂN MẠCH .35 3.1 Chức đặc tính chuyển mạch 35 3.2 Các thành phần chuyển mạch .36 3.3 Nguyên lý hoạt động 38 3.3.1 Học địa MAC .38 3.3.2 Chuyển tiếp khung tin .38 3.4 Phân loại chuyển mạch .40 3.4.1 Dựa vào cấu hình phần cứng 40 3.4.2 Dựa vào hoạt động .40 ii 3.4.3 Dựa vào mục đích sử dụng .40 3.5 Một số loại chuyển mạch Cisco 43 3.6 Cấu hình tham số cho chuyển mạch .43 3.6.1 Thiết lập kết nối Console 43 3.6.2 Cấu hình 45 3.7 Mạng LAN ảo 49 3.7.1 Giới thiệu 49 3.7.2 Phân loại VLAN 50 3.7.3 Tạo VLAN với chuyển mạch .51 3.7.4 Tạo VLAN với nhiều chuyển mạch 56 Chƣơng 70 CƠ SỞ VỀ BỘ CHỌN ĐƢỜNG 70 4.1 Giới thiệu 70 4.2 Chức chọn đƣờng 70 4.3 Các thành phần chọn đƣờng .71 4.4 Nguyên tắc hoạt động .73 4.4.1 Giới thiệu bảng chọn đƣờng .73 4.4.2 Nguyên tắc hoạt động 74 4.4.3 Cập nhật bảng chọn đƣờng .75 4.5 Phân loại chọn đƣờng 75 4.6 Cấu hình tham số cho chọn đƣờng 76 4.6.1 Thiết lập kết nối Console 76 4.6.2 Cấu hình 78 4.7 Giải thuật chọn đƣờng .84 4.7.1 Chức mục tiêu 84 4.7.2 Phân loại .84 4.8 Thiết kế liên mạng 86 4.8.1 Xây dựng bảng chọn đƣờng 86 4.8.2 Chọn đƣờng tĩnh .88 4.8.3 Giao thức chọn đƣờng RIP .93 4.8.4 Giao thức chọn đƣờng OSPF 105 4.8.5 Giao thức chọn đƣờng EIGRP .113 4.8.6 Giải thuật chọn đƣờng BGP 125 Chƣơng 133 CÔNG NGHỆ WIRELESS 133 5.1 Tổng quan 133 5.2 Các chuẩn Wireless 133 iii 5.3 Thiết lập mạng Wireless LAN .134 5.3.1 Các thành phần mạng Wireless LAN 134 5.3.2 Thiết lập mạng Wireless LAN 137 Chƣơng 142 THIẾT KẾ MẠNG 142 6.1 Các mơ hình thiết kế mạng 142 6.1.1 Mơ hình phân cấp (Hierarchical model) .142 6.1.2 Mơ hình an ninh-an tồn (Secure model) 143 6.2 Các bƣớc thiết kế mạng 143 6.2.1 Thu thập yêu cầu khách hàng 143 6.2.2 Phân tích yêu cầu .144 6.2.3 Thiết kế giải pháp 144 6.2.4 Cài đặt mạng 146 6.2.5 Kiểm thử mạng 146 6.2.6 Bảo trì hệ thống .146 6.3 Thực hành thiết kế mô mạng cho công ty 146 PHẦN BÀI TẬP 150 Bài tập chƣơng & 150 Bài tập chƣơng .167 Bài tập chƣơng .176 Bài tập chƣơng 181 Bài tập chƣơng .190 TÀI LIỆU THAM KHẢO .210 iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu trúc mạng hình Hình 1.2 Cấu trúc mạng hình tuyến Hình 1.3 Cấu trúc mạng hình vịng Hình 1.4 Cấu trúc mạng hình vịng FDDI Hình 1.5 Mối quan hệ chuẩn IEEE mơ hình OSI Hình 1.6 Cáp xoắn Hình 1.7 Cáp xoắn loại STP Hình 1.8 Cáp xoắn loại UTP Hình 1.9 Cáp đồng trục Hình 1.10 Cáp sợi quang Hình 1.11 Sơ đồ thành phần hệ thống cáp nhà 10 Hình 1.12 Kết nối từ máy tính tới Hub/Switch 11 Hình 1.13 Mơ hình liên kết mạng sử dụng Repeater Hình 1.14 Hoạt động cầu nối Hình 1.15 Hoạt động Bridge mơ hình OSI Hình 1.16 Bridge biên dịch Hình 1.17 Liên kết mạng sử dụng Bridge Hình 1.18 Hoạt động Router mơ hình OSI Hình 1.19 Cấu trúc khung tin Ethernet Hình 1.20 Khung Unicast Hình 1.21 Hai trạm hai phía xa mạng Ethernet 10Mb/s Hình 1.22 Kết nối mạng Ethernet 10BaseT sử dụng Hub Hình 1.23 Miền xung đột miền quảng bá 12 13 14 15 15 16 18 19 21 23 24 Hình 1.24 Luật 5-4-3 Hình 1.25 Truyền khung cầu nối Hình 1.26 Miền xung đột miền quảng bá Hình 1.27 Quy tắc 80/20 Hình 1.28 Phân đoạn mạng Router 24 24 25 25 26 Hình 1.29 Cấu hình chuyển mạch thành nhiều cầu ảo 26 Hình 1.30 Miền xung đột, miền quảng bá 27 Hình 1.31 Miền xung đột, miền quảng bá 27 Hình 2.1 Liên mạng sử dụng Repeater Hình 2.2 Vịng quẩn mạng Hình 2.3 Liên mạng nhiều cầu nối Hình 2.4 Liên mạng xây dựng lại Spanning tree v 28 30 31 32 Hình 2.5 Cầu nối mạng Token Ring 32 Hình 2.6 Cấu trúc trường thông tin đường 33 Hình 3.1 Kết nối mạng Switch 35 Hình 3.2 Switch với giao tiếp song công 35 Hình 3.3 Mặt trước Switch 36 Hình 3.4 Mặt sau Switch 37 Hình 3.5 Bên Switch 37 Hình 3.6 Bảng địa MAC 38 Hình 3.7 Lưu chuyển tiếp 39 Hình 3.8 Xuyên cắt 39 Hình 3.9 Hoạt động Switch mơ hình OSI 40 Hình 3.10 Workgroup Switch 41 Hình 3.11 Segment Switch 41 Hình 3.12 Backbone Switch 42 Hình 3.13 Symetric Switch 42 Hình 3.14 Asymetric Switch 43 Hình 3.15 Switch Cisco 43 Hình 3.16 Kết nối Switch vào PC Hình 3.17 Tạo kết nối Hình 3.18 Khai báo cổng kết nối Hình 3.19 Khai báo thông số kết nối Hình 3.20 Mạng VLAN chia theo phòng ban Hình 3.21 Miền quảng bá trước có VLAN Hình 3.22 Miền quảng bá có VLAN Hình 3.23 Tạo VLAN với chuyển mạch 44 44 44 45 49 50 50 51 Hình 3.24 Mơ hình tạo VLAN với chuyển mạch Hình 3.25 Tạo VLAN với nhiều chuyển mạch_1 Hình 3.26 Tạo VLAN với nhiều chuyển mạch_2 Hình 3.27 Cấu trúc khung tin ISL Hình 3.28 Sử dụng giao thức 802.1Q tạo VLAN Hình 3.29 Cấu trúc 802.1Q Hình 3.30 Mơ hình tạo VLAN với nhiều chuyển mạch Hình 3.31 Kết lệnh Ping 52 57 57 58 59 60 61 64 Hình 3.32 Kết cấu hình Trunk Hình 3.33 Kết cấu hình Trunk Hình 3.34 Kết lệnh Ping Hình 3.35 Định tuyến sử dụng nhiều cổng vật lý 64 65 65 65 vi Hình 3.36 Định tuyến sử dụng cổng vật lý 66 Hình 3.37 Mơ hình định tuyến VLAN 67 Hình 3.38 Kết lệnh Ping 69 Hình 4.1 Xây dựng mạng diện rộng Router 70 Hình 4.2 Sơ đồ đường mạng 70 Hình 4.3 Mặt trước Router 72 Hình 4.4 Mặt sau Router 72 Hình 4.5 Bên Router 73 Hình 4.6 Sơ đồ đường mạng 73 Hình 4.7 Hoạt động Router 74 Hình 4.8 Một số loại Router Cisco 76 Hình 4.9 Kết nối Router vào PC 76 Hình 4.10.Tạo kết nối 77 Hình 4.11 Khai báo cổng kết nối 77 Hình 4.12 Khai báo thông số kết nối 78 Hình 4.13 Mạng cấu trúc phẳng mạng phân cấp 85 Hình 4.14 Mơ hình liên mạng 86 Hình 4.15 Sơ đồ mạng cấu hình giao thức chọn đường tĩnh Hình 4.16 Sử dụng tên cổng Interface Hình 4.17 Sử dụng địa IP Hình 4.18 Sơ đồ mạng cấu hình giao thức chọn đường tĩnh Hình 4.19 Cấu hình địa IP Router Hình 4.20 Cấu hình địa IP Router Hình 4.21 Cấu hình địa IP Router Hình 4.22 Bảng chọn đường 89 89 90 90 91 91 91 92 Hình 4.23 Bảng chọn đường Hình 4.24 Kết lệnh Ping Hình 4.25 Cấu trúc gói tin RIPv1 Hình 4.26 Các đích đến gói tin RIPv1 Hình 4.27 Sơ đồ mạng cấu hình giao thức chọn đường RIPv1 Hình 4.28 Cấu hình chọn đường RIPv1 cho Router Hình 4.29 Cấu hình chọn đường RIPv1 cho Router Hình 4.30 Cấu hình chọn đường RIPv1 cho Router 92 93 94 95 95 97 97 98 Hình 4.31 Bảng chọn đường Router Hình 4.32 Giao thức định tuyến sử dụng Hình 4.33 Kết lệnh Ping Hình 4.34 Kết lệnh Ping 98 99 99 99 vii Hình 4.35 Cấu trúc gói tin RIPv2 100 Hình 4.36 Thơng tin chứng thực 100 Hình 4.37 Các đích đến gói tin RIPv2 101 Hình 4.38 Sơ đồ mạng cấu hình giao thức chọn đường RIPv2 102 Hình 4.39 Kiến trúc mạng phân cấp OSPF 107 Hình 4.40 Cấu trúc gói tin OSPF 108 Hình 4.41 Sơ đồ mạng cấu hình giao thức chọn đường OSPF 109 Hình 4.42 Khai báo Process ID 110 Hình 4.43 Thêm địa IP mạng 111 Hình 4.44 Thêm địa IP mạng 111 Hình 4.45 Thêm địa IP mạng 111 Hình 4.46 Kết lệnh Ping 111 Hình 4.47 Kết lệnh Ping 111 Hình 4.48 Bảng chọn đường Router 112 Hình 4.49 Thơng tin giao thức định tuyến 112 Hình 4.50 Nội dung sở liệu OSPF 112 Hình 4.51 Bảng cấu trúc mạng 114 Hình 4.52 Nhãn giá trị Administrator tag Hình 4.53 Đường Successor Hình 4.54 Bảng láng giềng bảng cấu trúc mạng Hình 4.55 Sử dụng thuật tốn DUAL Hình 4.56 Đường Successor đặt bảng cấu trúc mạng Hình 4.57 Bảng láng giềng, bảng cấu trúc mạng, bảng chọn đường Hình 4.58 Đường Feasible successor Hình 4.59 Cấu trúc gói tin EIGRP 115 115 116 116 117 117 118 119 Hình 4.60 Sơ đồ mạng cấu hình giao thức chọn đường EIGRP Hình 4.61 Cấu hình Interface Router Hình 4.62 Cấu hình Interface Router Hình 4.63 Cấu hình Interface Router Hình 4.64 Cấu hình giao thức chọn đường EIGRP cho Router Hình 4.65 Cấu hình giao thức chọn đường EIGRP cho Router Hình 4.66 Cấu hình giao thức chọn đường EIGRP cho Router Hình 4.67 Bảng chọn đường Router 120 121 121 122 122 123 123 124 Hình 4.68 Giao thức chọn đường Router sử dụng Hình 4.69 Kết lệnh Ping Router Hình 4.70 Kết lệnh Ping Router Hình 4.71 IBGP EBGP 124 125 125 126 viii Hình 4.72 Thuộc tính weight BGP 127 Hình 4.73 Thuộc tính Local Preference 127 Hình 4.74 Thuộc tính Multi-Exit Discriminator 128 Hình 4.75 Thuộc tính AS_path 129 Hình 4.76 Thuộc tính Next-Hop 130 Hình 4.77 Thuộc tính No-export 131 Hình 4.78 Thuộc tính No-advertise 131 Hình 4.79 Thuộc tính Internet 132 Hình 5.1 NIC Wireless 135 Hình 5.2 USB Wireless 135 Hình 5.3 Access Point 135 Hình 5.4 Root mode 136 Hình 5.5 Bridge mode 136 Hình 5.6 Repeater mode 137 Hình 5.7 Mơ hình mạng độc lập 137 Hình 5.8 Mơ hình mạng sở 138 Hình 5.9 Mơ hình mạng mở rộng 138 Hình 5.10 Mơ hình mạng khơng dây Hình 5.11 Mục Basic Setup Hình 5.12 Mục Wireless Security Hình 5.13 Lắp NIC Wireless cho PC Hình 5.14 Kết nối vào mạng Hình 6.1 Mơ hình phân cấp Hình 6.2 Mơ hình an ninh-an toàn Hình 6.3 Sơ đồ sở Hà Nội 139 139 140 141 141 142 143 147 Hình 6.4 Sơ đồ sở TP Hồ Chí Minh 147 Hình 6.5 Sơ đồ vật lý công ty A 148 Hình 6.6 Mơ sơ đồ mạng công ty A 148 ix DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Bảng thống kê loại cáp Bảng 1.2 Bảng chọn đường Router 16 Bảng 1.3 Bảng tổng kết thực phân đoạn mạng 26 Bảng 2.1 Bảng liên mạng 28 Bảng 2.2 Bảng địa cầu nối 30 Bảng 3.2 Bảng địa IP 52 Bảng 3.4 Bảng địa IP 61 Bảng 3.5 Bảng địa IP 67 Bảng 4.1 Bảng chọn đường Router R1 74 Bảng 4.2 Bảng địa IP 87 Bảng 4.3 Bảng chọn đường Router 87 Bảng 4.4 Bảng chọn đường máy tính 88 Bảng 6.1 Bảng hoạch định địa IP 149 x ... Hình 4.59 Cấu trúc gói tin EIGRP 11 5 11 5 11 6 11 6 11 7 11 7 11 8 11 9 Hình 4.60 Sơ đồ mạng cấu hình giao thức chọn đường EIGRP Hình 4. 61 Cấu hình Interface Router Hình 4.62... 11 1 Hình 4.46 Kết lệnh Ping 11 1 Hình 4.47 Kết lệnh Ping 11 1 Hình 4.48 Bảng chọn đường Router 11 2 Hình 4.49 Thơng tin giao thức định tuyến 11 2 Hình... Ethernet 10 BaseT sử dụng Hub Hình 1. 23 Miền xung đột miền quảng bá 12 13 14 15 15 16 18 19 21 23 24 Hình 1. 24 Luật 5-4 -3 Hình 1. 25 Truyền khung cầu nối Hình 1. 26