III Mạng cục bộ LAN
3 Các thiết bị LAN cơ bản
3.1 Các loại cáp truyền
3.1.1 Các loại cáp truyền
Hiện tại phần lớn các khách hàng dùng cáp đôi dây xoắn để kết nối các thiết bị
trong mạng LAN của họ. Cáp đôi dây xoắn
là cáp gồm hai dây đồng xoắn để gây
nhiễu cho các đôi dây khác, có thể kéo dài
tới vài km mà không cần khuyếch đại. Giải
tần trên cáp dây xoắn đạt khoảng 300–
4000Hz, tốc độ truyền đạt vài Kbps đến vài Mbps. Cáp xoắn có hai loại:
• Loại có bọc kim loại để tăng cường chống nhiễu gọi là cáp STP ( Shield Twisted Pair). Loại này trong vỏ bọc kim có thể có nhiều đôi dây. Về lý thuyết thì tốc độ truyền có thể đạt 500 Mb/s nhưng thực tế thấp hơn rất nhiều (chỉ đạt 155 Mb/s với cáp dài 100 m)
• Loại không bọc kim gọi là UTP (UnShield Twisted Pair), chất lượng kém hơn STP nhưng giá thành rất rẻ. Cáp UTP được chia làm 5 hạng tuỳ theo tốc độ truyền. Cáp loại 3 dùng cho điện thoại. Cáp loại 5 có thể truyền với tốc độ 100Mb/s rất hay dùng trong các mạng cục bộ vì vừa rẻ vừa tiện sử dụng. Cáp này có 4 đôi dây xoắn nằm trong cùng một vỏ bọc.
Hình 14 : Cáp xoắn đôi Cat 5
LAN đầu khách hàng hiện nay. Mỗi sợi cáp có 8 lõi và được chia ra làm 4 cặp. Mỗi cặp gồm một dây màu và một dây khoang mầu được xoắn lại với nhau. Để đảm bảo cáp hoạt động tin cậy, không nên tháo xoắn chúng nhiều hơn mức cần thiết (6mm).
Chỉ 2 trong 4 cặp dây được sử dụng để truyền dẫn tín hiệu trong mạng LAN là cặp màu da cam và cặp màu xanh lục. Hai cặp còn lại màu nâu và xanh lam không được sử dụng. Sơ đồ chân được sử dụng để bấm trong đầu RJ45
Có 2 chuẩn bấm dây cho loại cáp này là chuẩn T-568A và chuẩn T-568B. Với
mỗi loại có một cách sắp xếp cáp vào đầu RJ45 khác nhau. Với chuẩn T-568B, cặp cam và lục được đưa vào chân 1,2 và 3,6 một cách tương ứng trên đầu RJ45. Chuẩn T- 568A đảo cặp cam va cặp lục để cho cặp lục đưa vào chân 1,2 còn cặp cam đưa vào chân 3,6. Điều này làm cho cặp lam và cặp cam nằm trên 4 chân giữa, phù hợp với chuẩn kết nối của công ty điện thoại. Do đó chuẩn T-568A được coi như chuẩn chính và hay được sử dụng còn chuẩn T-568B chỉ là chuẩn thay thế
Hình 15 : các chuẩn cáp RJ 45 Cáp thẳng và cáp chéo: Nói chung trong hầu hết trường hợp đều sử dụng cáp thẳng. Cáp thẳng là cáp có các chân
của đầu này
được kết nối đến chân ở đầu kia một cách tương ứng. Ví dụ: Chân 1 của đầu này nối với chân 1 của đầu kia…Ta chỉ sử dụng cáp chéo khi kết nối 2 thiết bị trực tiếp với nhau mà không qua Hub hay switch. Cáp chéo sẽ đấu chéo chân 1,2 và chân 3,6 ở 2 đầu RJ 45 với nhau để 2 giao diện giống nhau có thể giao tiếp được với nhau.
Như đã nói ở trên, cáp chéo thường được sử dụng để kết nối 2 thiết bị có giao diện giống nhau như: Hub với Hub, Tranceiver với Tranceiver, DNI với DNI card hay Tranceiver với DNI card.
Kết nối Hub với Tranceiver hay DNI card:
Kết nối
Tranceiver với DNI card:
3.1.2. Các thiết bị kết nối
Để hệ thống mạng làm việc trơn tru, hiệu quả và khả năng kết nối tới những hệthống mạng khác đòi hỏi phải sử dụng những thiết bị mạng chuyên dụng. Những thiết bị mạng này rất đa dạng và phong phú về chủng loại nhưng đều dựa trên những thiết bị cơ bản là Repeater, Hub, Switch, Router và Gateway
Repeater
Trong một mạng LAN, giới hạn của cáp mạng là 100m (cho loại cáp mạng CAT 5 UTP – là cáp được dùng phổ biến nhất), bởi tín hiệu bị suy hao trên đường truyền nên không thể đi xa hơn. Vì vậy, để có thể kết nối các thiết bị ở xa hơn, mạng cần các thiết bị để khuếch đại và định thời lại tín hiệu, giúp tín hiệu có thể truyền dẫn đi xa hơn giới hạn này.
Repeater là một thiết bị ở lớp 1 (Physical Layer) trong mô hình OSI. Repeater có vai trò khuếch đại tín hiệu vật lý ở 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. Điện tín, điện thoại, truyền thông tin qua sợi quang… và các nhu cầu truyền tín hiệu đi xa đều cần sử dụng Repeater.
Hình 16 : thiết bị Repeater HUB
Hub được coi là một Repeater có nhiều cổng. Một Hub có từ 4 đến 24 cổng và có thể còn nhiều hơn. Trong phần lớn các trường hợp, Hub được sử dụng trong các mạng 10BASE-T hay 100BASE-T. Khi cấu hình mạng là hình sao (Star topology), Hub đóng vai trò là trung tâm của mạng. Với một Hub, khi thông tin vào từ một cổng và sẽ được đưa đến tất cả các cổng khác.
Hub có 2 loại là Active Hub và Smart Hub. Active Hub là loại Hub được dùng phổ biến, cần được cấp nguồn khi hoạt động, được sử dụng để khuếch đại tín hiệu đến và cho tín hiệu ra những cổng còn lại, đảm bảo mức tín hiệu cần thiết. Smart Hub (Intelligent Hub) có chức năng tương tự như Active Hub, nhưng có tích hợp thêm chip có khả năng tự động dò lỗi - rất hữu ích trong trường hợp dò tìm và phát hiện lỗi trong mạng.
Hình 17 : thiết bị HUB Bridge
Bridge là thiết bị mạng thuộc lớp 2 của mô hình OSI (Data Link Layer). Bridge được sử dụng để ghép nối 2 mạng để tạo thành một mạng lớn duy nhất. Bridge được sử dụng phổ biến để làm cầu nối giữa hai mạng Ethernet. Bridge quan sát các gói tin (packet) trên mọi mạng. Khi thấy một gói tin từ một máy tính thuộc mạng này chuyểntới một máy tính trên mạng khác, Bridge sẽ sao chép và gửi gói tin này tới mạng đích.
Ưu điểm của Bridge là hoạt động trong suốt, các máy tính thuộc các mạng
khác nhau vẫn có thể gửi các thông tin với nhau đơn giản mà không cần biết có sự "can thiệp" của Bridge. Một Bridge có thể xử lý được nhiều lưu thông trên mạng như Novell, Banyan... cũng như là địa chỉ IP cùng một lúc.
Nhược điểm của Bridge là chỉ kết nối những mạng cùng loại và sử dụng
Bridge cho những mạng hoạt động nhanh sẽ khó khăn nếu chúng không nằm gần nhau về mặt vật lý
Hình 18 : thiết bị Bridge Switch.
Switch đôi khi được mô tả như là một Bridge có nhiều cổng. Trong khi một Bridge chỉ có 2 cổng để liên kết được 2 segment mạng với nhau, thì Switch lại có khả năng kết nối được nhiều segment lại với nhau tuỳ thuộc vào số cổng (port) trên Switch. Cũng giống như Bridge, Switch cũng "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.
Hình 19 : thiết bị switch ROUTER
Router là thiết bị mạng lớp 3 của mô hình OSI (Network Layer). Router kết nối hai hay nhiều mạng IP với nhau. Các máy tính trên mạng phải "nhận thức" được sự tham gia của một router, nhưng đối với các mạng IP thì một trong những quy tắc của IP là mọi máy tính kết nối mạng đều có thể giao tiếp được với router.
Ưu điểm của Router: Về mặt vật lý, Router có thể kết nối với các loại mạng
khác lại với nhau, từ những Ethernet cục bộ tốc độ cao cho đến đường dây điện thoại đường dài có tốc độ chậm.
Nhược điểm của Router: Router chậm hơn Bridge vì chúng đòi hỏi nhiều tính
toán hơn để tìm ra cách dẫn đường cho các gói tin, đặc biệt khi các mạng kết nối với nhau không cùng tốc độ. Một mạng hoạt động nhanh có thể phát các gói tin nhanh hơn nhiều so với một mạng chậm và có thể gây ra sự nghẽn mạng.
Hình 20 : thiết bị Router 4. Các hệ thống cáp dùng cho LAN
4.1 Cáp xoắn đôi:
4.1.1 Cáp UTP : gồm nhiều cặp dây đồng xoắn lại với nhau nhằm chống phát
được xoắn vào nhau làm giảm nhiễu điện từ gây ra bởi môi trường xung quanh và giữa chúng với nhau. Hiện nay có 2 loại cáp xoắn là cáp có bọc kim loại (STP-
Shield Twisted Pair) và cáp không bọc kim loại (UTP-Unshield Twisted Pair).
Cáp có bọc kim loại (STP): Lớp bọc bên ngoài có tác dụng chống nhiễu điện từ, có loại có một đôi dây xoắn vào nhau và có loại có nhiều đôi dây xoắn vào nhau.
Cáp không bọc kim loại (UTP) : tính tương tự như STP nhưng kém hơn về khả năng chống nhiễm từ và suy hao vì không có vỏ bọc. STP và UTP có 2 loại (Category-Cat) thường dùng:
− Loại 1 và 2 (Cat1 & Cat2) : thường ding cho truyền thoại và những đường truyền tốc độ thấp (nhỏ hơn 4Mb/s).
− Loại 3 (Cat3) : Tốc độ truyền dữ liệu khoảng 16Mb/s, nó là chuẩn hầu hết cho các mạng điện thoại.
− Loại 4 (Cat4) : Thích hợp cho đường truyền 20Mb/s. − Loại 5 (Cat5) : Thích hợp cho đường truyền 100Mb/s. − Loại 6 (Cat6) : Thích hợp cho đường truyền 300Mb/s.
Đây là loại cáp rẻ , dễ lắp đặt tuy nhiên nó dễ bị ảnh hưởng của môi trường.
4.2. Cáp đồng trục :là loại cáp đầu tiên dùng trong mạng lan.
- Cấu tạo : dây dẫn trung tâm(đồng hoặc đồng bện),lớp cách điện,dây dẫn ngoài,vỏ plastic bảo vệ.
- Phân loại : 2 loại:
- Thiner (mỏng) : có đường kính 6mm thuộc RJ58,chiều dài tối đa 185m - Thick net(dầy) : chiều dài tối đa 500m.
Hiện nay có cáp đồng trục sau :
− RG -58,50 ôm: dùng cho mạng Ethernet − RG - 59,75 ôm: dùng cho truyền hình cáp
Các mạng cục bộ sử dụng cáp đồng trục có dải thông từ 2,5 - 10Mbps,cáp đồng trục có độ suy hao ít hơn so với các loại cáp đồng khác vì nó có lớp vỏ bọc bên ngoài,độ dài thông thường của một đoạn cáp nối trong mạng là 200m, thường sử 37
dụng cho dạng Bus.
Hinh 21 : Cáp đồng trục
4.3. Cáp quang : gồm dây dẫn trung tâm là sợi thủy tinh hoặc Plastic đã
được tinh chế cho phép truyền đi tối đa các tín hiệu ánh sáng. - Cấu tạo: Sợi thủy tinh
Băng thông cho phép:2Gbps,có thể dài vài km
Dải thông của cáp quang có thể lên tới hàng Gbps và cho phép khoảng cách đi cáp khá xa do độ suy hao tín hiệu trên cáp rất thấp. Ngoài ra vì cáp sợi quang không dùng tín hiệu điện từ để truyền dữ liệu nên nó hoàn toàn không bị ảnh hưởng của nhiễu điện từ và tín hiệu truyền không bị phát hiện và thu trộn bằng các thiết bị điện tử của người khác.
Hinh 22 : Cáp quang Các loại cáp Cáp xoắn cặp Cáp đồng trục mỏng Cáp đồng trục dầy Cáp quang Chi tiết Bằng đồng có 4 cặp loại 3,4,5 Bằng đồng,2 dây đường kính 5mm Bằng đồng,2 dây đường kính 10mm
Chiều dài tối đa
100m 185m,500m
Số đầu nối tối đa trên một
đoạn
30 100 2
Chạy 10Mbps Được Được Được Được
Chạy 100Mbps
Được Được Được Được
Chống nhiễu Tốt Tốt Tốt Tốt
Bảo mật Trung bình Trung bình Trung bình Hoàn toàn
Khắc phục lỗi Tốt Không tốt Không tốt Tốt
Độ tin cậy Tốt Trung bình Khó Khó
Quản lý Dễ dàng Khó Khó Trung bình
Chi phí cho 1 trạm
Rất thấp Thấp Trung bình Cao
5 Mạng Ethernet
Là mạng cục bộ do công ty Xrox,Intel & Digital equimen xây dựng và phát triển.Nó thông dụng nhất so với cá mạng nhỏ hiện nay.Xât dựng theo chuẩn 7 lớp trong mô hình OSI.
- Có cấu trúc dạng tuyến phân đoạn ,đường truyền dùng cáp đồng trục.Tín hiệu đường truyền được mã hóa đồng bộ tốc độ 10Mbps.
- Chiều dài tối đa 500m và dược kết nối với nhau bằng các bộ chuyển tiếp ,khoảng cách lớn nhất là 2,8km
- Sử dụng băng tần cơ bản ,truy suất tuyến hay tuyến token,giao thức CSMA/CD.
5.1 Một số chuẩn Ethernet phổ biến : 5.1.1 : Chuẩn 10 BASE – 5
- Sơ đồ mạng dạng Bus
- Sử dụng cáp đồng trục béo ,chiều dài 500m ,tốc độ 10Mbps,sử dụng đầu nối AUI.Chiều dài dây dẫn nối vào máy tính & dây cáp đồng trục 50m.Hai thiết bị đầu cuối có trở kháng =50 Ô.
5.1.2 Chuẩn 10BASE-2
- Mạng dạng Bus.
- Dây cáp đồng trục gầy chiều dài tối đa 185m,tốc độ 10Mbps cho phép 30 39
nútb /máy tính.
- Chiều dài tối thiểu khi cắt thành đoạn nhỏ nối hai máy tính là 0,5m - Sử dụng đầu nối BNC có đầu nối chữ T.
Hình 23 : chuẩn 10 Base - 2 5.1.3 Chuẩn 10Base-T
- Sử dụng cấu hình mạng sao ,bộ khuếch dại nhiều cổng (Hub) - Dùng cáp xoắn đôi nối máy tính với Hub
- Có 6 loại: cat1 :2M,cat2:4M,…..,cat6:1000M.chiều dài tối đa 100m
Hình 24 : chuẩn 10 Base – T 5.1.4 Mạng Token Ring
Là mạng cục bộ phát minh bởi IBM độc chuẩn hóa IEEE 802.5 kết nối.
Hình 25 : mạng ToKenRing Phần 2: THIẾT KẾ MẠNG LAN 1 MÔ HÌNH PHÂN CẤP:
- Cấu trúc:
• Lớp lõi (Core Layer ): đây là trục sương sống của mạng (backbone) thường dùng các bộ chuyển mạch có tốc độ cao(Hight- Speed Switching) thường có các đặc tính như độ tin cậy cao, công suất dư thừa, khả năng tự khắc phục lỗi, khả năng thích nghi cao, đáp ứng nhanh, dễ quản lý, khả năng lọc gói, hay lọc các tiến trình trong mạng.
• Lớp phân tán(Distribution Layer): Là danh giới giữa lớp truy nhập và lớp lõi của mạng. Lớp phân tán đảm bảo chức năng như đảm bảo gửi dữ liệu đến từng phân đoạn, đảm bảo an ninh an toàn, đoạn mạng theo từng nhóm công tác, chia miền Broadcast/multicast, định tuyến giữa các LAN ảo (VLAN), chuyển môi trường chuyền dẫn, định tuyến giữa các miền, tạo biên giới giữa các miền trong định tuyến
tĩnh và động, thực hiện các bộ lọc gói ( theo địa chỉ theo số hiệu cổng), thực hiện các cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ QOS.
• Lớp truy nhập (Access Layer): cung cấp các khả năng truy nhập cho người dùng cục bộ hay từ xa truy nhập vào mạng. Thường được thực hiện bằng các bộ chuyển mạch (switch) trong môi trường campus,hay công nghệ WAN.
- Đánh giá mô hình: • Giá thành thấp. • Dễ cài đặt. • Dễ mở rộng. • Dễ cô lập lỗi.
Mô hình an ninh – an toàn:
• An toàn và bảo mật luôn là lý do khiến chúng ta chọn giải pháp lắp đặt kiểu mạng dựa trên máy phục vụ.
• Trong môi trường dựa trên máy phục vụ, chế độ bảo mật do người quản trị 41
mạng quản lý, bằng cách đặt ra các chính sách và áp đặt các chính sách ấy cho từng người dùng trên mạng.
• Tính bảo mật: Bảo đảm tài nguyên mạng không bị tiếp xúc, bị sử dụng bởi người không có thêm quyền. Chẳng hạn dữ liệu truyền đitrên mạng được đảm bảo không bị lấy trộm cần được mã hoá trước khi truyền. Các tài nguyên đó đều có chủ và được bảo vệ bằng các công cụ và các cơ chế an ninh – an toàn.
• Tính toàn vẹn: Đảm bảo không có việc sử dụng, và sửa đổi nếu không được cho phép, ví dụ như lấy hay sửa đổi dữ liệu, cũng như thay đổi cấu hình hệ thống bởi những người không được phép hoặc không có quyền. Thông tin lưu hay truyền trên mạng và các tệp cấu hình hệ thống luôn được đảm bảo giữ toàn vẹn. Chúng chỉ được sử dụng và được sửa đổi bởi những người chủ của nó hay được cho phép. • Tính sẵn dùng: Tài nguyên trên mạng luôn được đảm bảo không thể bị chiếm giữ bởi người không có quyền. Các tài nguyên luôn sẵn sàng phục vụ những người được phép sử dụng. Những người có quyền có thể được dùng bất cứ khi nào. Thuộc tính này rất quan trọng, nhất là trong các dịch vụ mạng phục vụ công cộng