1.2.6.1. Mạng cục bộ - LAN (Local Area Network)
a. Khỏi niệm:
Mạng cục bộ LAN (Local Area Network) là hệ thống truyền thụng tốc độ cao được thiết kế để kết nối cỏc mỏy tớnh và cỏc thiết bị xử lý dữ liệu khỏc cựng hoạt động với nhau trong một khu vực địa lý nhỏ như ở một tầng của tũa nhà, hoặc một tũa nhà…
Tờn gọi “mạng cục bộ” được xem xột từ quy mụ của mạng. Tuy nhiờn, đú khụng phải là đặc tớnh duy nhất của mạng cục bộ nhưng trờn thực tế, quy mụ của mạng quyết định nhiều đặc tớnh và cụng nghệ của mạng. Sau đõy là một số đặc điểm của mạng cục bộ:
- Đặc điểm của mạng cục bộ:
+ Mạng cục bộ cú quy mụ nhỏ, thường là bỏn kớnh dưới vài km. Đặc điểm này cho phộp khụng cần dựng cỏc thiết bị dẫn đường với cỏc mối liờn hệ phức tạp.
+ Mạng cục bộ thường là sở hữu của một tổ chức. Điều này dường như cú vẻ ớt quan trọng nhưng trờn thực tế đú là điều khỏ quan trọng để việc quản lý mạng cú hiệu quả.
Mạng cục bộ cú tốc độ cao và ớt lỗi. Trờn mạng rộng tốc độ núi chung chỉ đạt vài Kbit/s. Cũn tốc độ thụng thường trờn mạng cục bộ là 10, 100 Mb/s và tới nay với Gigabit Ethernet, tốc độ trờn mạng cục bộ cú thể đạt 1Gb/s. Xỏc xuất lỗi rất thấp.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hỡnh 1.11. Cấu hỡnh mạng LAN b. Những điều cần biết về quỏ trỡnh thiết lập mạng LAN:
Cỏc mạng LAN trở nờn thụng dụng và nú cho phộp cỏc người dựng (users) dựng chung cỏc tài nguyờn quan trọng như mỏy in, ổ đĩa CD-ROM, cỏc phần mềm ứng dụng và những thụng tin cần thiết khỏc. Trước khi phỏt triển cụng nghệ LAN cỏc mỏy tớnh là độc lập với nhau, bị hạn chế bởi số lượng cỏc chương trỡnh tiện ớch. Sau khi kết nối mạng rễ ràng hiệu quả của chỳng tăng lờn gấp bội.
Cỏc thành phần thụng thường trờn một mạng cục bộ gồm cú: - Cỏc mỏy chủ cung cấp dịch vụ (server)
- Cỏc mỏy trạm cho người làm việc (workstation) - Đường truyền (cỏp nối)
- Card giao tiếp giữa mỏy tớnh và đường truyền (network interface card) - Cỏc thiết bị nối (connection device)
Như vậy việc thiết kế một mạng mỏy tớnh cục bộ chớnh là việc lựa chọn và lắp đặt cỏc cấu hỡnh thớch hợp cho mỗi thành phần của mạng. Tuỳ thuộc vào mục đớch, tớnh chất và phạm vi sử dụng mà người thiết kế xõy dựng lờn cấu hỡnh mạng LAN thớch hợp.
Nhỡn chung, yếu tố quyết định sử dụng loại cỏp nào là phụ thuộc vào yờu cầu tốc độ truyền tin, khoảng cỏch đặt cỏc thiết bị, yờu cầu an toàn thụng tin và cấu hỡnh của mạng,....Vớ dụ mạng Ethernet 10 Base-T là mạng dựng kờnh truyền băng tần cơ bản với thụng lượng 10 Mbit/s theo tiờu chuẩn quốc tế
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
ISO/IEC 8802.3 nối bằng đụi dõy cỏp xoắn khụng bọc kim (UTP) trong Topo hỡnh sao.
Việc kết nối cỏc mỏy tớnh với một dõy cỏp được dựng như một phương tiện truyền tin chung cho tất cả cỏc mỏy tớnh. Cụng việc kết nối vật lý vào mạng được thực hiện bằng cỏch cắm một card giao tiếp mạng NIC (Network Interface Card) vào trong mỏy tớnh và nối nú với cỏp mạng. Sau khi kết nối vật lý để hoàn tất, quản lý việc truyền tin giữa cỏc trạm trờn mạng tuỳ thuộc vào phần mềm mạng.
Đầu nối của NIC với dõy cỏp cú nhiều loại (phụ thuộc vào cỏp mạng), hiện nay cú một số NIC cú hai hoặc ba loại đầu nối.
Chuẩn dựng cho NIC là NE2000 do hóng Novell và Eagle dựng để chế tạo cỏc loại NIC của mỡnh. Nếu một NIC tương thớch với chuẩn NE2000 thỡ ta cú thể dựng nú cho nhiều loại mạng. NIC cũng cú cỏc loại khỏc nhau để đảm bảo sự tương thớch với mỏy tớnh 8-bit và 16-bit.
Mạng LAN thường bao gồm một hoặc một số mỏy chủ (file server, host), cũn gọi là mỏy phục vụ và một số mỏy tớnh khỏc gọi là trạm làm việc (Workstations) hoặc cũn gọi là nỳt mạng (Network node) - một hoặc một số mỏy tớnh cựng nối vào một thiết bị nỳt.
Mỏy chủ thường là mỏy cú bộ xử lý (CPU) tốc độ cao, bộ nhớ (RAM) và ổ cứng (HDD) lớn.
Trong một trạm mà cỏc phương tiện để được dựng chung, thỡ khi một trạm muốn gửi thụng điệp cho trạm khỏc, nú dựng một phần mềm trong trạm làm việc đặt thụng điệp vào “phong bỡ”, phong bỡ này gọi là gúi (packet), bao gồm dữ liệu thụng điệp được bao bọc giữa tớn hiệu đầu và tớn hiệu cuối (để là những thụng tin đặc biệt) và sử dụng phần mềm mạng để chuyển gúi đến trạm đớch.
NIC sẽ chuyển gúi tớn hiệu vào mạng LAN, gúi tớn hiệu được truyền đi như một dũng cỏc bit dữ liệu thể hiện bằng cỏc biến thiờn tớn hiệu điện. Khi nú chạy trong cỏp dựng chung, mọi trạm gắn với cỏp đều nhận được tớn hiệu này, NIC ở mỗi trạm sẽ kiểm tra địa chỉ đớch trong tớn hiệu đầu của gúi để xỏc định đỳng địa chỉ đến, khi gúi tớn hiệu đi tới trạm cú địa chỉ cần đến, đớch ở trạm đú sẽ sao gúi tớn hiệu rồi lấy dữ liệu ra khỏi phong bỡ và đưa vào mỏy tớnh.
c. Giao thức TCP/IP và địa chỉ IP:
Người ta thường dựng từ TCP/IP đú chỉ một số cỏc khỏi niệm và ý tưởng khỏc nhau. Thụng dụng nhất là nú mụ tả hai giao thức liờn lạc dựng để truyền dữ liệu. TCP tức là Transmission Control Protocol (Giao thức điều khiển truyền dẫn) và IP cú nghĩa là Internet Protocol (Giao thức Intermet). Khỏi niệm
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hỡnh 1.12. Cỏc tầng của TCP/IP so với 7 tầng tương ứng của OSI
TCP/IP khụng chỉ bị giới hạn ở hai giao thức này. Thường thỡ TCP/IP được dựng để chỉ một nhúm cỏc giao thức cú liờn quan đến TCP và IP như UDP (User Datagram Protocol – Giao thức gúi dữ liệu người sử dụng), FTP (File Transfer Protocol – Giao thức truyền tệp), TELNET (Terminal Emulation Protocol – Giao thức mụ phỏng đầu cuối), v.v… Cỏc mạng dựng TCP/IP gọi là cỏc TCP/IP Internet.
Về nguồn gốc, TCP/IP được thiết kế trong hạt nhõn của hệ điều hành BSD UNIX 4.2. Đõy là một phiờn bản mạnh của UNIX, và cũng là một lý do cho sự phổ biến rộng rói của TCP/IP. Hầu hết cỏc trường đại học và nhiều tổ chức nghiờn cứu dựng BSD UNIX. Ngày nay, đa số cỏc mỏy tớnh trờn Internet chạy cỏc phiờn bản là con chỏu trực tiếp của BSD UNIX. Thờm nữa, nhiều bản thương mại của UNIX như SunOS của SUN hay Ultrix của Digital đều phỏt sinh từ bản BSD UNIX 4.2. Sự thiết lập TCP/IP trong UNIX System V cũng bị ảnh hưởng rất lớn của BSD UNIX, cũng như thế đối với TCP/IP của Novell trờn DOS (cỏc sản phẩm LANWorkplace) và NetWare 3.x/4.x.
c1. Cỏc tầng giao thức TCP/IP:
TCP: Transmission Control Protocol (Giao thức điều khiển truyền dẫn) - Thủ tục liờn lạc ở tầng giao vận của TCP/IP. TCP cú nhiệm vụ đảm bảo liờn lạc thụng suốt và tớnh đỳng đắn của dữ liệu giữa hai đầu của kết nối, dựa trờn cỏc gúi tin IP.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
UDP: User Datagram Protocol (Giao thức gúi dữ liệu người dựng) - Thủ tục liờn kết ở tầng giao vận của TCP/IP. Khỏc với TCP, UDP khụng đảm bảo khả năng thụng suốt của dữ liệu, cũng khụng cú chế độ sửa lỗi. Bự lại, UDP cho tốc độ truyền dữ liệu cao hơn TCP.
IP: Internet Protocol (Giao thức Internet) - Là giao thức ở tầng thứ 3 của TCP/IP, nú cú trỏch nhiệm vận chuyển cỏc datagram qua mạng Internet.
ICMP: Internet Control Message Protocol (Giao thức bản tin điều khiển Internet) - Thủ tục truyền cỏc thụng tin điều khiển trờn mạng TCP/IP.
IGMP: Internet Group Management Protocol (Giao thức quản lý nhúm Internet) - Là một giao thức dựng để điều khiển cỏc thụng tin của nhúm.
ARP: Address Resolution Protocol (Giao thức phõn giải địa chỉ) - Là giao thức ở tầng liờn kết dữ liệu. Chức năng của nú là tỡm địa chỉ vật lý ứng với một địa chỉ IP nào đú. Muốn vậy nú thực hiện broadcasting trờn mạng, và mỏy trạm nào cú địa chỉ IP trựng với địa chỉ IP đang được hỏi sẽ trả lời thụng tin về địa chỉ vật lý của nú.
RARP: Reverse Address Resolution Protocol (Giao thức phõn giải địa chỉ ngược) - Là một giao thức cho phộp một mỏy tớnh tỡm ra địa chỉ IP của nú bằng cỏch broadcasting lời yờu cầu trờn toàn mạng.
c2. Phương phỏp đỏnh địa chỉ trong TCP/IP:
Địa chỉ IPv4 được tạo bởi một số 32 bit.
Cỏc địa chỉ IP được chia ra làm hai phần, một phần để nhận dạng mạn
Để cú thể thực hiện truyền tin giữa cỏc mỏy trờn mạng, mỗi mỏy tớnh trờn mạng TCP/IP cần phải cú một địa chỉ xỏc định gọi là địa chỉ IP. Hiện tại chỳng ta đang sử dụng địa chỉ IPv4 (IP Address Version 4). Địa chỉ thế hệ mới của
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Internet - IPv6 (IP Address Version 6) được Nhúm đặc trỏch Kỹ thuật IETF (Internet Engineering Task Force) của Hiệp hội Internet đề xuất thực hiện kế thừa trờn cấu trỳc và tổ chức của IPv4.
(NET ID) và một phần để xỏc định host (HOST ID). Cỏc lớp mạng (Network class) xỏc định số bit được dành cho mỗi phần mạng và phần host. Cú năm lớp mạng là A, B, C, D, E, trong để ba lớp đầu là được dựng cho mục đớch thụng thường, cũn hai lớp D và E được dành cho những mục đớch đặc biệt và tương lai. Hỡnh vẽ trờn cho thấy cấu trỳc của một địa chỉ IPv4:
Khụng phải tất cả cỏc số hiệu mạng (NETWORK ID) đều cú thể dựng được. Một số địa chỉ được để dành cho những mục đớch đặc biệt. Vớ dụ như mạng 127.0.0.0 để dựng cho địa chỉ loopback (quay vũng).
- Lớp A cú số mạng ớt nhất, nhưng mỗi mạng lại cú nhiều host thớch hợp với cỏc tổ chức lớn cú nhiều mỏy tớnh.
- Lớp B cú số mạng và số host vừa phải.
- Cũn lớp C cú nhiều mạng nhưng mỗi mạng chỉ cú thể cú 254 host, thớch hợp với tổ chức cú ớt mỏy tớnh.
Để cho bạn đọc dễ hiểu, người ta thường biểu diễn địa chỉ IP dưới dạng số nguyờn chấm thập phõn. Một địa chỉ IP khi đú sẽ được biểu diễn bởi 4 số thập phõn cú giỏ trị từ 0 đến 255 và được phõn cỏch nhau bởi dấu chấm (.). Mỗi giỏ trị thập phõn biểu diễn 8 bit trong địa chỉ IP.
Vớ dụ một địa chỉ IP của mỏy chủ Web tại VDC là 203.162.0.11;
Trờn mạng Internet, việc quản lý và phõn phối địa chỉ IP là do Trung tõm Thụng tin mạng (NIC - Network Information Center) đảm nhiệm.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hỡnh 1.14. Ba mạng kết nối với nhau thụng qua 2 bộ định tuyến Hỡnh 1.13. Hai mạng Net 1 và Net 2 kết nối thụng qua routerR.
Với sự bựng nổ của số mỏy tớnh kết nối vào mạng Internet, địa chỉ IP đó trở thành một tài nguyờn cạn kiệt, người ta đó phải xõy dựng nhiều cụng nghệ để khắc phục tỡnh hỡnh này. Vớ dụ như cụng nghệ cấp phỏt địa chỉ IP động như BOOTP hay DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol – Giao thức cấu hỡnh địa chỉ động). Khi sử dụng cụng nghệ này thỡ khụng nhất thiết mọi mỏy trờn mạng đều phải cú một địa chỉ IP định trước mà nú sẽ được mỏy chủ cấp cho một địa chỉ IP khi thực hiện kết nối.
1.2.6.2. Mạng Internet
Internet là một liờn mạng, tức là mạng của cỏc mạng con. Vậy đầu tiờn là vấn đề kết nối hai mạng con. Để kết nối hai mạng con với nhau, cú hai vấn đề cần giải quyết. Về mặt vật lý, hai mạng con chỉ cú thể kết nối với nhau khi cú một mỏy tớnh cú thể kết nối với cả hai mạng này. Việc kết nối đơn thuần về mặt vật lý chưa thể làm cho hai mạng con cú thể trao đổi thụng tin với nhau. Vậy vấn đề thứ hai là mỏy kết nối được về mặt vật lý với hai mạng con phải hiểu được cả hai giao thức truyền tin được sử dụng trờn hai mạng con này và cỏc gúi thụng tin của hai mạng con sẽ được gửi qua nhau thụng qua đú.
Mỏy tớnh này được gọi là Internet gateway hay router (R).
Khi kết nối đó trở nờn phức tạp hơn, cỏc mỏy cổng nối (gateway) cần phải biết về sơ đồ kiến trỳc của cỏc mạng kết nối. Vớ dụ trong hỡnh I.14 cho thấy nhiều mạng được kết nối bằng 2 bộ định tuyến (router).
Như vậy, bộ định tuyến R1 phải chuyển tất cả cỏc gúi thụng tin đến một mỏy nằm ở mạng Net 2 hoặc Net 3. Với kớch thước lớn như mạng Internet, việc cỏc router làm sao cú thể quyết định về việc chuyển cỏc gúi thụng tin cho cỏc mỏy trong cỏc mạng sẽ trở nờn phức tạp hơn.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Để cỏc bộ định tuyến cú thể thực hiện được cụng việc chuyển một số lớn cỏc gúi thụng tin thuộc cỏc mạng khỏc nhau, người ta đề ra quy tắc là:
Cỏc bộ định tuyến chuyển cỏc gúi thụng tin dựa trờn địa chỉ mạng của nơi đến, chứ khụng phải dựa trờn địa chỉ của mỏy nhận.
Như vậy, dựa trờn địa chỉ mạng nờn tổng số thụng tin mà router phải lưu giữ về sơ đồ kiến trỳc mạng sẽ tuõn theo số mạng trờn Internet chứ khụng phải là số mỏy trờn Internet.
Trờn Internet, tất cả cỏc mạng đều cú quyền bỡnh đẳng cho dự chỳng cú tổ chức hay số lượng mỏy là rất chờnh lệch nhau. Giao thức TCP/IP của Internet hoạt động tuõn theo quan điểm sau:
Tất cỏc cỏc mạng con trong Internet như là Ethernet, một mạng diện rộng như NSFNET mạng trục (backbone) hay một liờn kết điểm-điểm giữa hai mỏy duy nhất đều được coi như là một mạng.
Điều này xuất phỏt từ quan điểm đầu tiờn khi thiết kế giao thức TCP/IP là để cú thể liờn kết giữa cỏc mạng cú kiến trỳc hoàn toàn khỏc nhau, khỏi niệm “mạng” đối với TCP/IP bị ẩn đi phần kiến trỳc vật lý của mạng. Đõy chớnh là ưu điểm của TCP/IP. Như vậy, người sử dụng Internet hỡnh dung Internet là một mạng thống nhất và bất kỳ hai mỏy nào trờn Internet đều được nối với nhau thụng qua một mạng duy nhất.
Hỡnh 1.15a: Mạng Internet dưới con mắt người sử dụng. Cỏc mỏy được nối với nhau thụng qua một mạng duy nhất
Hỡnh 1.15b: Kiến trỳc tổng quỏt của mạng Internet. Cỏc router cung cấp cỏc kết nối giữa cỏc mạng.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Chƣơng 2
CÁC GIẢI PHÁP XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT TRẠM VIỄN THễNG QUA MẠNG TRUYỀN THễNG
Hiện nay cú nhiều hóng sản xuất ra cỏc hệ thống giỏm sỏt, điều khiển chuyờn dụng để đỏp ứng nhu cầu giỏm sỏt từ xa và kiểm soỏt an ninh như camera, thẻ từ, đầu đọc võn tay, ... Phương tiện truyền dữ liệu giỏm sỏt cũng rất khỏc nhau: đường điện thoại, GPRS, mạng IP, ... trong đú giải phỏp truyền dẫn qua mạng IP được ưa chuộng hơn cả.
Tuy nhiờn mỗi hóng sản xuất chỉ làm ra một hệ thống chuyờn dựng của mỡnh để chào bỏn rộng rói chứ chưa cú một hóng nào đưa ra được một giải phỏp tổng thể cú thể tớch hợp được tất cả cỏc thụng tin cần giỏm sỏt vào thành một hệ thống đồng nhất. Đối với thực trạng ở cỏc đơn vị Viễn thụng, bản thõn hệ thống cỏc thiết bị phụ trợ ở cỏc nhà trạm (như mỏy nổ, điều hũa, ...) cũng khụng đồng bộ với nhau, khụng cựng chung một giao diện quản lý, việc tớch hợp vào hệ thống giỏm sỏt lại càng trở nờn khú khăn hơn, đồng thời cấu hỡnh thiết bị phụ trợ và quy mụ của mỗi trạm lại một khỏc nhau, số lượng nhõn lực để vận hành và khai thỏc hiện nay là rất lớn. Đú là tất cả cỏc khú khăn mà giải phỏp kỹ thuật đề ra cho hệ thống phải vượt qua được.
2.1. YấU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI HỆ THỐNG
- Thụng tin giỏm sỏt quản lý phải được truyền từ trạm lờn trung tõm qua