tuantuankiet@gmail.com Mục lục STT Nội dung Trang 1 Nhận xét của giáo viên 1 2 Mục lục 2 3 Lời nói đầu 3 4 Chơng 1: Khái quát chung về mạng LAN 1.1. Định nghĩa. 1.2. Phân loại. 1.3. Kiến trúc và cấu hình LAN. 1.4. Hình thức kết nối ( Network to pology ). 1.5. Môi trờng truyền dẫn. 1.6. Các phơng thức truyền trong mạng LAN. 4 4 4 5 7 11 12 5 Chơng 2: Liên kết mạng 2.1. Giới thiệu chung. 2.2. Chức năng của mạng WAN. 2.3. Giới thiệu về Hub. 2.4. Cầu nối ( Bridge ). 2.5. Chuyển mạch ( Switch ). 2.6. Máy chủ mạng ( Network Server ). 2.7. Bộ định tuyến ( Router ). 2.8. Liên kết LAN trong hoạt động giải pháp cho văn phòng nhỏ. 13 13 13 13 13 15 20 20 21 Page 1 of 21 tuantuankiet@gmail.com Lời nói đầu Ngày nay, sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là từ khi máy tính cá nhân ra đời, đòi hỏi nhu cầu trao đổi thông tin _ số liệu ngày càng tăng và đa dạng hơn, vì thế hệ thống thực thi cũng càng phức tạp, luôn phải đơng đầu với những thách thức mới. Để trang bị những kiến thức cơ bản về lĩnh vực mới mẻ này, trong quá trình học học phần Kỹ thuật truyền số liệu, chúng em đợc giao Tiểu luận: Tìm hiểu về LAN Liên kết mạng với nhau . Sau một thời gian làm bài nghiêm túc, đến nay, chúng em đã hoàn thành bài Tiểu luận với đầy đủ các nội dung yêu cầu. Xin chân thành cảm ơn sự nhiệt tình hớng dẫn của thầy giáo ThS. Nguyễn Văn Vinh; sự góp ý thẳng thắn của bạn bè trong lớp đã giúp chúng em thực hiện bài Tiểu luận này. Hng Yên, ngày 20 tháng 10 năm 2007 Nhóm sinh viên thực hiện. Chơng 1 Page 2 of 21 tuantuankiet@gmail.com Khái quát chung về mạng LAN 1.1. Định nghĩa. Mạng cục bộ - Local Area network (LAN) mạng có tốc độ cao, tỷ lệ truyền lỗi thấp trong phạm vi địa lý tơng đối nhỏ. LAN kết nối các trạm làm việc, thiết bị ngoại vi, các thiết bị đầu cuối, và những thiết bị khác trong một toà nhà hoặc trong phạm vi địa lý giới hạn, khu vực bán kính hẹp thông thờng khoảng vài trăm mét. Các chuẩn LAN mô tả cáp truyền, và tín hiệu tại tầng vật lý và tầng liên kết dữ liệu của mô hình OSI. Ethernet, FDDI và Token Ring là các công nghệ phổ biến hiện nay. ứ ng dụng. Hầu hết các cơ quan tổ chức thiết lập mạng nội bộ để kết nối các máy tính. Sử dụng mạng LAN là kinh tế do một vài yếu tố đợc tích hợp trong các hệ điều hành đem lại những thuận lợi cho công tác của mỗi cá nhân và của doanh nghiệp. Một vài lợi điểm của mạng LAN: Thiết kế mền dẻo và día thành hạ Chia sẻ tài nguyên Chia sẻ ứng dụng Chia sẻ file Bảo mật dữ liệu An ninh tập trung 1.2. Phân loại Một LAN chủ yếu là một kênh truyền cho hệ thống thông tin trên đó. LAN có thể đợc phân làm 2 loại loại tơng ứng với phân loại hệ thống thông tin: 1.2.1.1. Mạng khách/chủ (Client/Server) Mạng bao gồm các máy trạm (Client)- nhận dịch vụ và máy chủ (Server) cung cấp dịch vụ. Thông thờng lu thông trên mạng đợc truyền giữa nhiều máy trạm và một số ít các máy chủ, do đó dữ liệu tập trung chính tại đầu cuối máy chủ. Page 3 of 21 tuantuankiet@gmail.com 1.2.1.2. Mạng ngang hàng (Peer to Peer) Không phân biệt giữa máy trạm và máy chủ, mỗi đầu cuối có cùng mối quan hệ với toàn bộ các trạm cuối khác trên mạng. Nói cách khác hệ thống bao gồm các đầu cuối có thể vừa là máy trạm hay máy chủ. 1.3. Kiến trúc và cấu hình LAN 1.3.1.1. Cấu hình LAN Phần cứng: LAN bao gồm môi trờng truyền dẫn, trạm cuối, transceiver, bộ điều khiển - controler. Transceiver chuyển tín hiệu từ bộ điều khiển sang tín hiệu số hoặc tín hiệu quang tơng ứng với phơng tiện truyền thông và cung cấp vào dữ liệu tín hiệu Bộ điều khiển: thực hiện chức năng điều khiển giao tiếp (giao thức ), đảm bảo dữ liệu đợc truyền đúng tới các trạm cuối. Bộ điều khiển thờng đợc gọi là card mạng- NIC Phần mềm: Mỗi máy tính nối mạng cần phải đợc cài hệ điều hành mạng (NOS), đó là hệ điều hành trên LAN, và một LAN driver hỗ trợ truyền thông tin giữa NIC và NOS. Driver đợc kèm khi mua card mạng từ mỗi nhà sản xuất. Hệ điều hành mạng phổ biến hiện nay là WindowsNT, Windows95, Windows2000, Netware 1.3.1.2. Ph ơng thức truy nhập Phơng thức truy nhập là tập các luật quy định các máy tính gỉ và nhận thông tin trên môi trờng cáp. Phần này sẽ giới thiệu một số phơng thức truy nhập nh: CSMA/CD, CSMA/CA, token ring, demand priority. 1.3.1.3. CSMA/CD Phơng thức truy nhập tổ chức cách thức một máy tính (host) truy nhập mạng. Phơng thức cảm nhận sóng mạng-đa thâm nhập-có dò xung đột CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) với ý nghĩa Carrier Sense-cảm nhận sóng mang: khi một nút muốn truyền dữ liệu trên mạng nó cảm nhận cáp đờng truyền Page 4 of 21 tuantuankiet@gmail.com để xác định liên kết của nút với đờng truyền và liệu trên đờng truyền có nút nào khác đang truyền dữ liệu hay không. Multiple Access-đa thâm nhập: các nút trên mạng có truy nhập tơng tranh tới đờng truyền. Collision Detection- có phát hiện xung đột: sau khi truyền dữ liệu nút vừa truyền dữ liệu cần nghe đờng truyền để xác định liệu dữ liệu đợc truyền có xuất hiện xung đột với dữ liệu do nút khác truyền hay không? Với phơng thức truy nhập CSMA/CD mỗi nút kiểm tra lu thông trên cáp mạng. Khi nút phát hiện đờng truyền dỗi, bắt đầu quá trình truyền dữ liệu, tuy nhiên một nút khác cũng phát hịên rằng đờng truyền dỗi, đồng thời truyền dữ liệu, điều này gây nên xung đột dữ liệu trên đờng truyền. Khi phát hịên thấy xung đột, nút đó đợi một khoảng thời gian ngầm định trớc khi truyền lại dữ liệu đó. Theo phơng thức này đảm bảo hai nút không cùng truyền lại dữ liệu tại cùng một thời điểm, do đó không xuất hiện xung đột trên mạng. 1.3.1.4. CSMA/CA Phơng thức CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) có thể là phơng thức truy nhập chậm khi số máy trong mạng lớn. Khi lu thông trên mạng tăng, xung đột cũng tăng theo là giảm tốc độ truyền trên mạng Phơng thức truy nhập CSMA/CA tơng tự nh phơng thức CSMA/CD. Trong ph- ơng thức CSMA/CA mỗi nút gửi yêu cầu gửi tín hiệu trên mạng để xác định yêu cầu muốn truyền dữ liệu. Nếu không nhận đợc tín hiệu phản đối-negative, nút bắt đầu truyền dữ liệu. Trong phơng thức CSMA/CA nút đầu tiên phát hiện đờng truyền dỗi bằng tín hiệu RTS, do vậy tránh đợc xung đột trên mạng. Tuy nhiên phơng thức này chậm bởi việc gửi tín hiệu broadcasting, tới tất cả các máy trên mạng, làm tăng lu thông trên mạng. 1.3.1.5. Token ring Trong phơng thức truy nhập truyền thẻ bài (Token passing), một tín hiệu điều khiển đợc gọi là thẻ bài, đợc chuyển tuần tự từ máy này tới máy kế tiếp. Nếu một Page 5 of 21 tuantuankiet@gmail.com trạm nhận đợc thẻ bài, khi có nhu cầu gỉ dữ liệu, nó gắn dữ liệu vào thẻ bài và truyền trên mạng. Khi thẻ bài đợc chuyển tới trạm đích, một thông điệp thừa nhận (acknowledgement) đợc chuyển tới trạm gỉ. Thẻ bài đợc phát sinh lại và quá trình truyền thẻ bài đợc lặp lại. Khi thẻ bài đang đợc sử dụng, các trạm khác trên mạng không đợc truyền dữ liệu. Chỉ một thẻ bài thực sự đợc chuyển trên mạng. Trong mạng Token Ring không xảy ra xung đột tuy nhiên thời gian đợi thẻ bài hoàn thành di chuyển một vòng làm giảm hiệu năng mạng. 1.3.1.6. Demand priority Phơng thức truy nhập demand Priority, xét theo thứ tự u tiên các yêu cầu, là phơng thức truy nhập mới đợc thiết kế cho chuẩn Ethernet 100 Mbps gọi là 100VG- AnyLAN. Phơng thức truy nhập này dựa trên thực tế là các hubs và các nút cuối là hai thành phần cấu thành mạng 100VG-AnyLAN. Trong phơng thức truy nhập Demand Priority, hub quản lý truy nhập mạng bằng cách tìm kiếm các yêu cầu đợc gỉ từ tất cả các nút trên mạng. Hub lu chi tiết thông tin về tất cả các điạ chỉ và các liên kết, nó cũng xác nhận rằng một trạm trên mạng đang làm việc. Nếu hub nhận 2 yêu cầu một lúc. Yêu cầu có độ u tiên cao hơn sẽ đợc đáp ứng trớc. Khi hai yêu cầu có cùng độ u tiên, chúng sẽ đợc đáp ứng lần lợt. Trong mạng 100VG-AnyLAN, một trạm có thể nhận và truyền dữ liệu một thời điểm.Demand Priority hoạt động hiệu quả hơn các phơng thức truy nhập khác bởi truyền thông chỉ xuất hiện giữa trạm gỉ dữ liệu, hub và trạm đích. Do vậy giảm lu thông trên mạng và tăng tốc độ truyền 1.3.2. Hình thức kết nối (network topology) Topo mạng, kiểu sắp xếp, bố trí của máy tính, dây cáp mạng và các thành phần trên mạng theo phơng diện vật lý. Ba kiểu topo mạng cơ bản là: star, bus, ring. 1.3.2.1. Topo bus Page 6 of 21 tuantuankiet@gmail.com Sơ đồ cấu trúc Topo bus Các máy tính giao tiếp bằng cách gửi thông điệp ở dạng tín hiệu điện tử lên cáp. Tuy nhiên thông tin chỉ đợc máy tính có địa chỉ khớp với địa chỉ mã hoá trong tín hiệu gốc chấp nhận. Mỗi lần chỉ có một máy có thể gửi thông điệp. Hiệu suất thi hành của mạng sẽ giảm đi khi số lợng máy tính trên Bus tăng lên. Đây là tôpô mạng thụ động, các máy tính trên bus chỉ lắng nghe tín hiệu truyền trên mạng, không chịu trách nhiệm chuyển dữ liệu từ máy tính này sang máy kế tiếp. Tín hiệu đợc gửi lên toàn mạng sẽ đi từ đầu cáp này tới đầu cáp kia và có thể dẫn đến việc bị dội (bouncing) tới lui trong dây cáp, ngăn không cho máy tính khác gửi dữ liệu. Nhằm ngăn không cho tín hiệu dội ngời ta đặt điện trở cuối (terminator) ở mỗi đầu cáp để hấp thụ các tín hiệu tự do, làm thông cáp và cho phép các máy tính khác gửi tín hiệu. Một khi cáp bị đứt, sẽ có đầu cáp không đợc nối với điện trở cuối, tín hiệu sẽ dội và toàn bộ mạng ngừng hoạt động (các máy tính hoạt động nh những máy độc lập). Cáp trong mạng Bus có thể đợc nối dài bằng bộ nối trục tròn (barrel connector) hay sử dụng bộ chuyển tiếp. Trong trờng hợp thứ nhất bộ nối sẽ làm cho tín hiệu bị suy yếu đi, còn trong trờng hợp thứ hai bộ chuyển tiếp sẽ khuyếch đại tín hiệu trớc khi gửi đi do đó sẽ kéo đi đợc xa hơn mà vẫn đảm bảo tính chuẩn xác. Page 7 of 21 tuantuankiet@gmail.com Ưu điểm Nhợc điểm Sử dụng cáp nối hiệu quả Lu lợng lớn dễ gây tắc mạng Cáp không đắt và dễ là việc Khó xác định lỗi Hệ thống đơn giản, tin cậy Đứt cáp gây ảnh hởng đến nhiều ngời Dễ dàng mở rộng mạng 1.3.2.2. Topo star Sơ đồ cấu trúc Topo star Trong mạng Star tín hiệu đợc truyền từ máy tính gửi dữ liệu qua Hub(active hay passive) để đến tất cả máy tính trên mạng. Mạng Star cung cấp tài nguyên và chế độ quản lý tập trung. Khi một máy tính hay đoạn dây nối đến nó bị hỏng các máy tính khác trên mạng vẫn hoạt động bình thờng. Tuy nhiên khi Hub trung tâm bị hỏng toàn bộ mạng sẽ không làm việc. Ưu điểm Nhợc điểm Page 8 of 21 tuantuankiet@gmail.com Thay đổi hệ thống và thêm máy tính mới dễ dàng Toàn bộ mạng bị hỏng khi thiết bị trung tâm hỏng Có thể giám sát và quản lý tập trung Không ảnh hởng khi một máy tính trong mạng hỏng Hoạt động mạng không bị ảnh h- ởng khi cấu hình lại mạng. 1.3.2.3. Topo ring Sơ đồ cấu trúc Topo ring Trong mạng Ring tín hiệu truyền đi theo một chiều và qua từng máy tính. Mỗi máy tính đóng vai trò nh một bộ chuyển tiếp, khuyếch đại tín hiệu và gửi nó đến máy tính tiếp theo. Do tín hiệu đi qua từng máy nên sự hỏng hóc của một máy có thể ảnh hởng đến toàn mạng. Một phơng pháp truyền dữ liệu quanh mạng là chuyển thẻ bài (token passing). Thẻ bài đợc chạy vòng trên mạng cho đến khi tới đợc máy tính muốn gửi dữ liệu. Máy tính đầu gửi sẽ sửa thẻ bài, đa địa chỉ điện tử lên dữ liệu và gửi đi quanh mạng. Dữ liệu chuyển qua từng máy tính cho đến khi tìm đợc máy có địa chỉ khớp với địa chỉ trên đó. Máy tính đầu nhận gửi trả một thông điệp tới máy đầu gửi cho biết dữ liệu đã đợc nhận. Sau khi xác minh máy đầu gửi tạo thẻ bài mới và thả lên mạng. Ưu điểm Nhợc điểm Page 9 of 21 tuantuankiet@gmail.com Quyền truy nhập nh nhau cho mọi máy trên mạng Một máy tính hỏng ảnh hởng đến toàn mạng Hiệu năng mạng ổn định ngay cả khi có nhiều ngời dùng Phải ngừng hoạt động khi cấu hình lại mạng Khó xác định vị trí lỗi 1.3.3. Môi tr ờng truyền dẫn 1.3.3.1. Cáp đôi dây xoắn (Twisted Pair ) Cáp xoắn là một cặp dây đồng xoắn: một dây cho tín hiệu phát và một dây cho tín hiệu thu. Thông thờng cáp gồm nhiều cặp dây đồng xoắn có vỏ bọc tiếp đất (STP) hoặc không có bọc tiếp đất (UTP) và đợc bảo vệ trong một lớp nhựa chống ẩm. STP- Shielded twisted-pair: gồm 2 cặp dây xoắn, cáp STP có tầng cách ly bảo vệ để giảm nhiễu điện từ UTP-Unshielded twisted-pair: gồm 4 cặp dây xoắn. Cáp UTP không yêu cầu đặt cố định giữa các kết nối nh cáp đồng trục. Có 5 loại cáp UTP: Loại 1-2(Category1-2) không đợc dùng trong LAN Loại 3 (Category 3): Tốc độ truyền 10Mbps Loại 4 (Category 4): Tốc độ truyền 16Mbps Category 5: Tốc độ truyền 100Mbps 1.3.3.2. Cáp đồng trục (coaxial) Cáp nối dải tần rộng trong đó có một dây dẫn vỏ cách điện chạy suốt trong lòng cáp. Bao quanh sợi dây cách điện này là dây dẫn kim loại thứ hai cứng hoặc dạng lới. Có hai loại: Cáp đồng trục loại 50 Cáp đồng trục loại 70 1.3.3.3. Cáp quang (Optical fiber) Dải thông lớn, tốc độ truyền cao, có thể gấp nhiều lần 100Mbit/s Đợc sử dụng trong hệ thống truyền dẫn tạo thành mạng xơng sống Không ảnh hởng của nhiễu môi trờng nh sóng điện từ Gọn, nhẹ, dễ cài đặt; giá thành cao. Page 10 of 21 [...]... LAN Dữ liệu trong mạng LAN đợc chia thành 3 loại: gửi một trạm-unicast, gửi nhiều trạm-multicast và phát tán-broadcast Trong đó với mỗi một phơng thức truyền dữ liệu đợc gửi tới một hay nhiều nút Truyền unicast: một gói dữ liệu đợc gửi từ một nút nguồn cho tới nút đích trên mạng Đầu tiên, nút nguồn gắn địa chỉ nút đích trên gói dữ liệu, gói dữ liệu đợc gửi trên mạng và cuối cùng mạng chuyển gói dữ liệu. .. đích Truyền multicast: gồm có một gói dữ liệu đợc copy và gửi tới một tập con các nút đợc xác định trớc trên mạng Đầu tiên, nút nguồn gán địa chỉ các nút đích trên gói dữ liệu bằng địa chỉ multicast Gói dữ liệu đó đợc gửi trên mạng, mạng có nhiệm vụ copy gói dữ liệu và gửi mỗi bản copy tới mỗi nút nằm trong miền địa chỉ multicast Truyền broadcast: gồm có một gói dữ liệu, đợc copy và sau đó gửi tới tất... trong khung dữ liệu rồi có thể gửi khung dữ liệu đó tới LAN khác hoặc không Cầu nối xem xét địa chỉ nguồn (source address) trong khung dữ liệu rồi điền nó vào một bảng chỉ đờng (routing table) để dùng trong tơng lai Page 12 of 21 tuantuankiet@gmail.com Một cầu liên kết 2 mạng CSMA/CD LAN Cầu trong suốt (Transparent Bridge) Một cầu trong suốt không cần lập trình mà quan sát mọi lu thông dữ liệu (traffic)... Cầu từ xa (Remote Bridge) Một cầu từ xa có khả năng truyền khung dữ liệu từ LAN này sang LAN khác khi hai LAN đó đặt cách xa nhau và liên kết với nhau qua một mạng WAN Cầu từ xa sẽ chèn đầu và đuôi của WAN vào khung dữ liệu trớc khi truyền khung đó vào mạng WAN Khi gói dữ liệu tới cầu đích, cầu này sẽ gỡ bỏ đầu và đuôi của WAN và khung dữ liệu sẽ trở về nh nguyên gốc Hai mạng LAN liên kết với nhau qua... mạng sẽ tăng lên đáng kể nên Hannah phải xem xét phân chia mạng LAN thành những phân đoạn mạng nhỏ hơn Hannah quyết định cài đặt một máy chủ cơ sở dữ liệu gần máy chủ ban đầu và thay thế cả hai hub bằng các chuyển mạch Giải pháp nâng cấp với một máy chủ cơ sở dữ liệu và thay các hub bằng các bộ chuyển mạch Page 21 of 21 ... nhanh để hỗ trợ truyền nhiều dữ liệu cùng một lúc Một chuyển mạch có kiến trúc cut-through có thể chuyển ngay khung dữ liệu đi mà không cần chờ đến khi toàn bộ khung đến chuyển mạch Nhiều máy trạm có thể nối với chuyển mạch qua những phân đoạn mạng chuyên dụng (dedicated segments) Đây là một hình thức kết nối rất hiệu quả để phân lập những ngời dùng thờng có dung lợng dữ liệu cao khỏi phần còn lại của... chuyển mạch là kết hợp giữa một hub với một cầu nối Chuyển mạch liên kết hai hay nhiều máy trạm với nhau (tơng tự hub), và quan sát lu thông dữ liệu để học (tơng tự cầu nối) Khi có một khung dữ liệu đến chuyển mạch, chuyển mạch sẽ xem xét địa chỉ đích rồi chuyển khung dữ liệu đó tới đờng kết nối tơng ứng Các máy trạm kết nối với hub trên một phân đoạn mạng chia sẻ (shared segment) Các máy trạm kết nối với... tuantuankiet@gmail.com Chuyển mạch tạo nên nhiều truy cập đồng thời tới một máy chủ e-mail Chuyển mạch song công (Full Duplex Switch) Một chuyển mạch song công cho phép phát và thu dữ liệu đồng thời Kết nối song công nh vậy sẽ loại trừ đợc xung đột dữ liệu (collision) Để có đợc một kết nối song công, cần ít nhất hai đôi dây - một đôi dây phát và một đôi dây thu Nói chung, hầu hết các dây nối hiện nay đều có 4 đôi,... thiết của WAN rồi gửi khung dữ liệu đi Vì bộ định tuyến phải đa ra các quyết định dẫn đờng cho mạng WAN, nên bộ định tuyến làm việc ở lớp mạng để khôi phục địa chỉ đích của mạng Nh vậy, các bộ định tuyến thờng đợc gọi là các "thiết bị lớp thứ ba" Chúng hoạt động ở lớp thứ ba (lớp mạng) của mô hình OSI Các bộ định tuyến thờng tích hợp chức năng bức tờng lửa (firewall) Một khung dữ liệu truyền từ một CSMA/CD... miền địa chỉ multicast Truyền broadcast: gồm có một gói dữ liệu, đợc copy và sau đó gửi tới tất cả các nút trên mạng Trong phơng thức truyền này, nút nguồn gán địa chỉ nút đích trên gói dữ liệu bởi địa chỉ broadcast Gói dữ liệu sau đó đợc gửi trên mạng, mạng có nhiều copy và bản copy tới tất cả các nút trên mạng Chơng 2 Liên kết mạng 2.1 Giới thiệu chung - Yêu cầu liên kết các mạng LAN với nhau hoặc liên . đột: sau khi truyền dữ liệu nút vừa truyền dữ liệu cần nghe đờng truyền để xác định liệu dữ liệu đợc truyền có xuất hiện xung đột với dữ liệu do nút khác. đích trên gói dữ liệu, gói dữ liệu đợc gửi trên mạng và cuối cùng mạng chuyển gói dữ liệu đó tới nút đích. Truyền multicast: gồm có một gói dữ liệu đợc copy