Thiết kế một mạng máy tính có thể coi là một nhiệm vụ khơng dễ dàng, nó khơng đơn giản chỉ là việc kết nối các máy tính với nhau. Một mạng máy tính yêu cầu rất nhiều đặc điểm để đảm bảo tính tin cậy, khả năng quản lý và có thể dễ dàng mở rộng. Ngƣời thiết kế mạng phải biết đƣợc rằng mỗi phần của mạng có những yêu cầu thiết kế khác nhau.
Thông thƣờng, việc thiết kế một mạng cần thoả mãn các yêu cầu sau:
+Đảm bảo chức năng (Functionality): Mạng đƣợc thiết kế cần phải làm việc. Mạng cần đáp ứng những yêu cầu của ngƣời dùng, có thể kết nối mọi ngƣời với nhau hoặc là giữa ngƣời dùng với các ứng dụng và phải đảm bảo tốc độ cũng nhƣ độ tin cậy nào đó.
+Khả năng mở rộng (Scalability): Mạng có thể mở rộng đƣợc. Mạng thiết kế ban đầu có thể mở rộng mà khơng phải thay đổi các thành phần chính của mạng. Đây là một yêu cầu tƣơng đối quan trọng bởi vì ngày nay sự phát triển về số lƣợng ngƣời dùng trong mạng là rất lớn.
+Khả năng thích ứng (Adaptability): Mạng đƣợc thiết kế sao cho có khả năng thích ứng đƣợc với các cơng nghệ của tƣơng lai, nó khơng có các yếu tố có thể làm giảm những ứng dụng của các công nghệ mới khi các cơng nghệ này đƣợc sử dụng. Ví dụ cáp UTP Cat5 mới chỉ sử dụng 2 đôi dây, nếu sử dụng thêm các đơi dây nữa có thể tăng tốc độ lên, trong khi đó cáp đồng trục sẽ khơng đáp ứng đƣợc điều này.
+Khả năng quản lý (Manageability): Mạng đƣợc thiết kế sao cho ngƣời quản trị dễ dàng trong việc quản lý và giám sát hoạt động của mạng.
Ngoài các yêu cầu trên, trong thiết kế mạng LAN cũng cần tính đến một số vấn đề khác nhƣ vai trị và vị trí của các server, kích thƣớc của các vùng quảng bá và vùng xung đột…
Hình 2.1.1: Mơ hình thiết kế mạng LAN
Các server cho phép ngƣời dùng giao tiếp với nhau, chia sẻ thông tin và các ứng dụng. Có 2 loại server là enterprise và workgroup. Enterprise server cung cấp ứng dụng cho tất cả các ngƣời dùng trong mạng, ví dụ nhƣ mail server hay là DNS server. Workgroup server cung cấp các ứng dụng riêng cho từng phần của mạng.
Thông thƣờng enterprise server đƣợc đặt trong MDF (Main Distribution Facility) còn workgroup server đƣợc đặt trong IDF (Intermediate Distribution Facility). MDF và IDF sẽ bao gồm cả các panel để kết nối giữa các thiết bị để tránh việc trực tiếp sử dụng các cổng của thiết bị có thể dẫn đến hỏng hóc. Có 2 dạng panel là HCC (horizontal cross-connect) và VCC
(vertical cross-connect). HCC dùng để kết nối giữa cáp của thiết bị tầng 1 với các cổng của switch. VCC để kết nối giữa IDF và MDF.
Việc phân tích và thiết kế một mạng LAN sẽ trở nên đơn giản và dễ dàng hơn nếu phân chia cơng việc tƣơng ứng theo các tầng của mơ hình OSI.
2. Lớp 1
Khi thiết kế một mạng máy tính, việc sử dụng cáp loại nào cũng là một phần rất quan trọng. Ngày nay hầu hết các mạng LAN đều sử dụng công nghệ Fast Ethernet với tốc độ 100 Mbps. Việc thiết kế bao gồm cả việc đƣa ra loại cáp đƣợc dùng trong từng thành phần của mạng (có thể dùng cáp đồng, cáp quang hoặc cáp xoắn đôi).
Tuỳ thuộc vào khoảng cách giữa các thiết bị và yêu cầu về tốc độ mà quyết định việc dùng loại cáp nào cho hợp lý. Thực tế việc sử dủng cáp UTP cat5 là phổ biến nhất hiện nay. Đối với mạng đƣờng trục (backbone) thƣờng dùng cáp quang do yêu cầu về lƣu lƣợng và độ an toàn lớn.
3. Lớp 2
Thiết bị chủ yếu sử dụng trong tầng 2 là LAN switch. Kích thƣớc của các vùng xung đột (collision domain) đƣợc quyết định bởi các thiết bị tầng 2. Mỗi cổng của một thiết bị tầng 2 sẽ là một vùng xung đột. Nhƣ vậy các thiết bị tầng 2 sẽ chia nhỏ các vùng xung đột.
Trên 1 switch có thể có các cổng với các tốc độ khác nhau. Các cổng nối với các máy trạm có tốc độ là 10mbps, trong khi đó cổng nối với router có nối với các máy trạm có tốc độ là 10mbps, trong khi đó cổng nối với router có lƣu lƣợng lớn hơn nên có tốc độ là 100mbps (hoặc là 100Mbps và 1000Mbps).
Do mỗi cổng của thiết bị tầng 2 là một vùng xung đột nên các máy dùng chung 1 cổng sẽ bị chia sẻ băng thơng. Do đó tuỳ vào yêu cầu tốc độ mà quyết định có bao nhiêu máy dùng chung 1 cổng của switch.
4. Lớp 3
Các thiết bị tầng 3 (nhƣ là router) sẽ chia nhỏ các vùng quảng bá (broadcast domain) hay là chia nhỏ các mạng LAN. Các mạng nhỏ sẽ giao tiếp với nhau thông qua địa chỉ tầng 3 (nhƣ là địa chỉ IP).
Việc định tuyến giữa các mạng trong tầng 3 đƣợc dựa vào địa chỉ tầng 3, phổ biến nhất là địa chỉ IP và subnet.
Ta đã biết router chuyển các gói tin dựa vào địa chỉ của đích, nó khơng cho các gói tin quảng bá của mạng LAN đi qua. Nhƣ vậy mỗi cổng của router là một vùng quảng bá và nó cũng chính là nơi ngăn chặn các thông tin quảng bá của một mạng LAN đi ra ngồi.
Hình 2.1.3: Các gói tin chạy trong VLAN
Khi có 1 tin quảng bá trong mạng thì tất cả các máy trong mạng đó đểu phải xử lý thông tin. Để tránh việc xử lý các gói tin khơng cần thiết chúng ta sử dụng VLAN để chia nhỏ các broadcast domain. Đây chính là việc chia 1 vùng xung đột thành các vùng xung đột nhỏ hơn (logical). Các gói tin quảng bá sẽ chỉ chạy trong 1 VLAN nào đó và chỉ có các máy thuộc VLAN đó mới xử lý các gói tin này.