Mạng máy tính

đồ án tốt nghiệp gvhd: phạm minh hà
nhanh những yêu cầu của khách hàng trên mạng, cung nh để đảm bảo an toàn cho
tập tin cũng nh th mục. Mạng dựa trên máy phục vụ ssã trở thành mô hình chuẩn
cho hoạt động mạng và sẽ đợc sử dụng dộng rải.
Vì mạng phát triển rất nhanh cả về quy mô và lu lợng nên phải cần đến nhiều
máy phục vụ. Phân phối tác vụ giữa nhiều máy phục vụ sẽ bat đảm mỗi tác vụ sẽ đ-
ợc thi hành theo cách thức hiệu quả nhất có thể có.
Những tác vụ đa dạng mà máy phục vụ phải thi hành trên thực tế rất phức tạp
và hay thay đổi. Máy phục vụ dành cho các mạng lớn dã đợc chuyên môn hoá nhằm
đáp ứng trọn vẹn nhu cầu ngày càng tăng của ngời tiêu dùng, nên có rất nhiều máy
phục vụ khác nhau
1.5. Tổng quan về thiết kế mạng.
1.5.1. Thiết kế cấu hình mạng.
thuật ngữ cấu hình (topology), chính xác hơn là cấu hình mạng (network
topology),ám chỉ cách sap xếp, bố chí vật lý của may tính, dây cáp và những thành
phần khác trên mạng theo phơng diện vật lý. Topology là thuật ngữ chuẩn mà hầu
hết giới chuyên nghiệp về mạng khi họ muốn nói đến thiết kế cơ bản của mạng.
ngoài từ topology còn có các thuật ngữ tơng đơng nh là:
Physicallayout (kiểu bố trí vật lý ).
Design (kiểu thiết kế)
Diagram(sơ đồ).
Map (bản đồ).
Cấu hình mạng ảnh hởng đến khả năng của mạng. chọn một cấu hình có thể
tác động đến:
Loại thiết bị mạng cần.
Các khả năng của thiết bị.
Sự phát triển của mạng.
Cách thức quản lý mạng.
Phát triển khả năng xết đoán về cách thức sử dụng các sơ đồ mạng khác nhau
chính là bí quyết giúp hiểu biết năng lực của những loại mạng khác nhau.
đề tài
mạng máy tính cục bộ
5
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
2
3
đồ án tốt nghiệp gvhd: phạm minh hà
Máy tính phải đợc nối với nhau nhăm chia sẽ tài nguyên hoăc thi hành những tác vụ
truyền thông khác.
Tuy nhiên không đơn giản chỉ việc căm phích máy tính vào dây cáp nối với
máy tính khác là xong. Các loại cáp khác nhau cùng card, hệ điều hành mạng và
những thành phần khác nhau sẽ cần các kiểu sắp xếp khác nhau.
Cấu hình mạng bao hàm nhiều trạng thái. Chẳng hạn một cấu hình cụ thể
không chỉ quyết định loại cáp sử dụng mà còn quyết định đi cáp qua san nhà, trần
nhà và trong tờng nhu thế nào.
Cấu hình mạng cũng có thể quyết định cách thức giao tiếp các máy tính với
nhau trên mạng. các cấu hình khác nhau sẽ đòi hỏi phơng pháp giao tiếp khác nhau
và những phơng pháp này ảnh hỡng rất lớn đến mạng.
1.5.2. Các cấu hình chuẩn.
Mọi kiểu thiết kế mạng đều bắt nguồn từ 3 cấu hình đơn giản sau:
+ Bus (trục cáp thẳng).
+Star (hình sao).
+Ring (vòng khép kín).
Nếu máy tính đợc nối trên 1 đờng (đoạn) cáp đơn lẻ, cấu hình này đợc xem là
cấu hình bus.
Nếu máy tính nối với nhiều phân đoạ cáp rẽ nhánh từ một trung tâm điểm
(Hub) thì cấu hình này gọi là cấu hình star.
Nếu máy tính nối với đoạn cáp tạo thành vòng tròn khép kín cấu hình này gọi
là ring.
Mặc dù bản thân 3 dạng cấu hình này khá đơn giản nhng thực tế chúng thờng
kết hợp đặc tính từ nhiều cấu hình có thể phức tạp.
1.5.2.1. Bus (trục cáp thẳng).
đề tài
mạng máy tính cục bộ
6
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
2
3
đồ án tốt nghiệp gvhd: phạm minh hà

Máy in dây mạng
Hình 1.5: Cấu trúc Bus
Cấu hình mạng bus là phơng pháp nối vi tính đơn giản nhất và phổ biến nhất.
Cấu hình mạng bus bao gồm một dây cáp đơn lẻ nối tất cả máy tính trong mạng theo
1 hàng. Máy tính trong mạng bus giao tiếp bằng cách gởi dữ liệu đến một máy tính
xác định và đa dữ liệu đó lên cáp dới dạng tín hiệu điện tử và đợc gửi tới mọi máy
tính trên mạng, 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,
nên hiệu suất thi hành của mạng bị giảm và bị ảnh hởng bởi số lợng của máy tính
nối vào đờng cáp chính. Số lợng máy tính trên bus càng nhiều thì số máy tính chờ đa
dữ liệu lên bus càng tăng và mạng thi hành càng chậm. Bus là cấu hình mạng thụ
động, nếu một máy tính trên mạng bị trục trặc thì nó ảnh hởng đến phần còn lại của
mạng. Teminal là thiết bị ngăn không cho tín hiệu dội ngợc trở lại, nó đợc gắn vào 2
đầu cáp để hấp thụ tín hiệu tự do, sẽ làm thông cáp, các máy tính khác có thể gởi dữ
liệu.
Ưu điểm:
Cáp và phần cứng không đắt, cài đặt nhanh, dễ dàng. Có thể mở rộng mạng.
Nhợc điểm:
Khó xử lý bởi một điểm ngắt trong mạng sẽ làm cho mạng ngừng hoạt động.
Tổng chiều dài vật lý của Bus bị giới hạn.
Loại Topo này có hai cách truyền: Truyền dữ liệu theo hai chiều và truyền dữ
liệu theo một chiều, trong trờng hợp này thì Terminator phải đợc thiết kế để tín hiệu
phải đợc "dội vang" trên bus và đến các trạm còn lại ở phía bên kia.
1.5.2.2.Star (hình sao):
đề tài
mạng máy tính cục bộ
7
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
2
3
đồ án tốt nghiệp gvhd: phạm minh hà


Cấu hình mạng Star các máy tính đợc nối cáp vào một bộ phận gọi là hub. Tín
hiệu đợc truyền từ máy tính gữi dữ liệu qua hub để đến tất cả máy tính trên mạng.
Mạng Star cung cấp tài nguyên và chế độ quản lí tập trung, tuy nhiên do mỗi máy
tính nối vào trung tâm điểm, nếu cấu hình này cần rất nhiều cáp để cài đặt ở qui mô
lớn, nếu trung tâm điểm bị hỏng thì toàn bộ mạng bị tê liệt. Trờng hợp một máy tính
hoặc đoạn cáp nối máy tính đó với hub bị h hỏng trên mạng Star thì chỉ máy tính đó
không có thể gữi hay nhận dữ liệu trên mạng, các máy tính còn lại vẫn hoạt động
bình thờng.
Ưu điểm:
- Việc ngng hoạt động của một máy tính không làm ảnh hởng tới mạng.
- Xử lý sự cố dễ dàng.
- Dễ bổ sung các máy tính vào mạng và sắp xếp lại các kết nối.
Nhợc điểm:
- Cáp đắt do nhu cầu đối với cáp riêng biệt giữa Hub và máy tính.
- Việc ngng hoạt động của Hub trung tâm thì toàn bộ mạng ngừng hoạt động.
- Khoảng cách có giới hạn do phải đảm bảo chỉ tiêu di cáp.
1.5.2.3. Ring (vòng khép kín)
đề tài
mạng máy tính cục bộ
8
Hình 1.6: Cấu trúc hình sao
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
2
3
đồ án tốt nghiệp gvhd: phạm minh hà



Cấu hình mạng Ring nối các máy tính trên một vòng cáp không có đầu nào bị
hở,tín hiệu truyền đi theo một chiều và đi qua từng máy tính, mỗi máy tính đóng vai
trò nh bộ chuyển tiếp, khoách đại tín hiệu và gữi nó đến máy tính tiếp theo,do đó
hỏng hóc của một máy tính có thể ảnh hởng đến toàn mạng.
Một phơng pháp truyền qua mạng là truyền thẻ bài, thẻ bài đợc truyền từ
máy tính này sang máy tính kia cho đến khi tới đợc máy tính muốn gữi dữ liệu ,máy
tính đầu gữi sẽ chỉnh sữa thẻ bài đa địa chỉ điện tử lên dữ liệu và gữi đi qua mạng,dữ
liệu truyền qua từng máy tính cho đến khi tìm đợc máy tính có địa chỉ khớp với địa
chỉ trên dữ liệu . Máy tính đầu nhận gữi trả một thông điệp cho máy tính đầu gữi
cho biết dữ liệu đã nhận đợc . Sau khi xá minh máy tính đầu gữi tạo thẻ bài mới và
thả trên mạng . Thẻ bài đợc truyền đi rất nhanh gần bằng vận tốc ánh sáng.
Ưu điểm:
- Truy cập hợp lý sẽ cung cấp cơ hội tơng đơng cho các trạm để liên lạc.
- Tín hiệu không bị suy giảm do nó đợc tạo lại ở mỗi trạm.
- Cài đặt đơn giản hơn.
Nhợc điểm:
Việc ngng một kết nối sẽ giảm hoạt động của mạng.
Cấu hình lại mạng khó khăn.
Khoảng cách giới hạn do giới hạn về phơng tiện truyền, mà các kết nối phải
có một khoảng cách phù hợp trong một vòng tròn lớn.
đề tài
mạng máy tính cục bộ
9
Hình 1.7: Cấu trúc Tokenring
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
2
3
đồ án tốt nghiệp gvhd: phạm minh hà
Trong các loại Topo trên thì loại Topo Star là hay sử dụng nhất, nhiều khi có
sự kết hợp giữa hai loại Star và Bus. Ngoài những loại Topo nói trên còn có Topo
mạng lới nhng do tính phức tạp của nó mà loại mạng này rất ít dùng.
1.5.2.4. Những biến thể trên cấu hình chính.
Ngày nay nhiều cấu hình mạng đợc kết hợp từ các cấu hình chuẩn là: Bus,
Star, Ring.
Star Bus: là sự kết hợp giữa cấu hình Bus và cấu hình Star. Trong cấu hình
Star Bus, vài mạng có cấu hình Star đợc nối với các trục cáp chính (Bus). Nếu một
máy tính bị hỏng nó sẽ không ảnh hởng đến phần còn lại của mạng.Các máy tính
khác vẫn có thể tiếp tục giao tiếp.Nếu một hub bị hỏng, thì toàn bộ máy tính trên
hub đó sẽ không thể giao tiếp đợc. Nếu hub này kại nối với nhiều hub khác thì
những nối kết đó cũng sẽ đợc phá vỡ.
Star Ring: cấu hình tơng tự cấu hình Star Bus, cả hai cấu hình biến thể này
đều đợc tập trung vào một hub có chứa trục cáp thẳng (Bus) hoặc đờng cáp khép kín
(Ring) đích thực. Các Hub trong cấu hình Star Bus đều đợc nối với nhau bằng trục
cáp thẳng (Bus), trong khi Hub trong cấu hình Star Ring đợc nối theo dạng hình sao
với một Hub chính
Chơng II kiến trúc về mạng máy tính
đề tài
mạng máy tính cục bộ
10
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
2
3
đồ án tốt nghiệp gvhd: phạm minh hà
Hệ điều hành mạng tuân theo một tập hợp thủ tục thực hiện tác vụ một cách
nghiêm ngặt, những thủ tục này gọi là giao thức. Các giao thức này dẫn dắt từng
hoạt động đi đến hoàn tất, dần dần nẩy sinh nhu cầu cần có các giao thức chuẩn cho
phép phần mềm và phần cứng giao tiếp đợc với nhau.
2.1. Mô hình OSI
Tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế ISO ban hành tập hợp đặc điểm kỷ thuật mô
tả kiến trúc mạng dành cho việc kết nối những thiết bị không cùng chủng loại. Vào
năm 1984 ISO phát hành bản sửa đổi mô hình này vàdc gọi là mô hình tham chiếu
mạng hệ mở OSI, và nó trở thành tiêu chuẩn quốc tế và dùng nh hớng dẫn mạng. Mô
hình này là hớng dẫn thông dụng và nỗi tiếng nhất trong việc mô tả môi trờng mạng.
Mô hình OSI mô tả phơng thức hoạt động của phần mềm và phần cứng mạng trong
kiến trúc phân tàng và cung cấp khung tham chiếu mô tả các thành phần mạng hoạt
động ra sao
đề tài
mạng máy tính cục bộ
11
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
2
3
đồ án tốt nghiệp gvhd: phạm minh hà

2.1.1. Kiến trúc phân tầng
Mô hình OSI là kiến trúc chia truyền thông mạng thành 7 tầng mỗi tầng bao
gồm những hoạt động thiết bị và giao thức mạng khác nhau. Mỗi tầng OSI có những
chức năng mạng định rõ và các chức năng của mỗi tầng giao tiếp với các chức năng
của tầng bên trên hoặc ngay bên dới nó. Tầng thấp nhất định nghĩa phơng tiện vật lý
của mạng và các tác vụ liên quan, nh là đa bit dữ liệu lên card mạng và cáp. Tầng
cao nhất định nghĩa cách thức chơng trình ứng dụng truy cập các dịch vụ truyền
thông, tầng càng cao thì nhiệm vụ của tầng càng trở nên phức tạp. Mỗi tầng cung
cấp dịch vụ hoặc hoạt động chuẩn bị dữ liệu để chuyển giao qua mạng đến các máy
tính khác, các tầng đợc phân chia bởi các danh giới đợc gọi là giao diện, mọi yêu
cầu đợc chuyển từ tầng này qua giao diện rồi tới tầng tiếp theo mỗi tầng đợc xây
dựng dựa trên các tiêu chuẩn và hoạt động của tầng bên dới.
đề tài
mạng máy tính cục bộ
12
1
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
2
3
đồ án tốt nghiệp gvhd: phạm minh hà
Mô hình của kiến trúc phân tầng này nh sau:
Tầng N Giao thức tầng N Tầng N
Tầng N 1 Tầng N 1
Tầng i +1 Tầng i +1
Tầng i Giao thức tầng i Tầng i
Tầng i 1 Tầng i 1
Tầng 2 Tầng 2
Tầng 1 Giao thức tầng 1 Tầng 1
Đờng truyền vật lý
Hình 5.1. Kiến trúc phân tần
2.1.2. Mối quan hệ giữa các tầng trong mô hình OSI
Mục đích của các tầng là cung cấp dịch vụ cho tầng ngay bên trên và bảo vệ
tầng trên tránh khỏi những chi tiết về các dịch vụ thực sự đợc thi hành nh thế nào.
Trớc khi dữ liệu đợc chuyển từ tầng này qua tầng khác nódc chia thành nhiều
ngói (đơn vị thông tin). Mạng chuyển gói từ tầng phần mềm này sang tầng phần
mềm khác theo thứ tự tầng, ở mỗi tầng phần mềm bổ sung thông tin định dạng hay
địa chỉ cho gói, điều này làm cho gói đợc chuyển giao đúng nơi trên mạng. ở đầu
nhận gói đi qua các tầng theo thứ tự nhận lại, một phần mềm tiện ích trên từng tầng
sẽ đọc thông tin này trên gói, tớc bỏ thông tin đi rồi chuyển gói lên tầng tiếp theo.
Khi gói đợc chuyển đến tầng Application, mọi thông tin địa chỉ bị tớc bỏ đi và gói
đợc trở lại dạng thức ban đầu mà máy nhận có thể đọc đợc.
Ngoại trừ tầng thấp nhất trong mô hình mạng, không có tầng nào có thể
chuyển trực tiếp thông tin sang tầng đối tác của mình trên máy tính khác. Thông tin
trên máy tính ở đầu gửi phải đợc chuyển qua mọi tầng thấp hơn, thông tin này sau
đó truyền qua cáp mạng đến máy tính nhận rồi đợc chuyển lên từng tầng mạng của
máy tính đó cho tới khi đến đợc cùng tầng đã gửi thông tin trên máy tính đầu gửi.
Tơng tác giữa các tầng kế cận diễn ra qua một giao diện. Giao diện định rõ
tầng mạng dới sẽ cung cấp những dịch vụ nào cho tầng trên và định rõ những dịch
đề tài
mạng máy tính cục bộ
13
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
2
3
đồ án tốt nghiệp gvhd: phạm minh hà
vụ này sẽ đợc truy cập nh thế nào. Ngoài ra mỗi tầng trên máy tính hoạt động nh thể
chúng đang giao tiếp trực tiếp với tầng tơng ứng trên máy tính khác.
2.1.3. Vai trò và chức năng của từng tầng trong mô hình OSI nh sau:
Tầng Vai trò và chức năng
Tầng ứng dụng
Chịu trách nhiệm về giao tiếp với các phần mêm ứng dụng vốn
đang sử dụng mạng, tầng này cung cấp các phơng tiện để ngời sử
dụng có thể truy cập đợc vào môi trờng OSI đồng thời nó còn
cung cấp các dịch vụ thông tin phân tán.
Tầng trình diễn
thông tin
Tiếp nhận các yêu cầu tập tin từ tầng ứng dụng rồi trình các yêu
cầu này cho tầng phiên. công việc chuyển đổi cú pháp dữ liệu nh
tái định dạng, nén, mở nén hoặc mã hoá dữ liệu đều thực hiện ở
tầng này tầng ứng dụng và tầng hội có thể truyền thông với nhau.
Tầng hội
Chịu trách nhiệm thiết lập, duy trì, đồng bộ hoá và huỷ bỏ một
phiên truyền thông giữa hai trạm hoặc hai nút mạng.
Tầng giao vận
Tầng bảo đảm cho dữ liệu đi đến đích thành công. Nó thực hiện
việc truyền dữ liệu giữa hai nút và thực hiện cả việc kiểm soát lỗi,
kiểm soát luồng dữ liệu giữa hai nút. Ngoài ra nó còn thực hiện
việc ghép kênh hay phân kênh.
Tầng mạng
Có nhiệm vụ tìm ra lộ trình tốt nhất để gửi các khung dữ liệu qua
một liên mạng với công nghệ chuyển mạch thích hợp. Thực hiện
kiểm soát luồng dữ liệu và ghép/ tách dữ liệu nếu cần.
Tầng liên kết
dữ liệu
Có trách nhiệm tiếp cận các khung dữ liệu từ tầng mạng rồi chia
nhỏ chúng ra thành các đoạn gồm các bit để cho tầng vật lý vận
chuyển. Khi dữ liệu đợc tiếp nhận từ tầng vật lý, các bít sẽ đợc xây
dựng trở lại thành các khung rồi chuyển cho tầng mạng. Các cơ
chế đồng bộ hoá, kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu đều đợc
thực hiện ở tầng này.
Tầng vật lý Liên quan đến nhiệm vụ truyền dòng bit không có cấu trúc qua đ-
ờng truyền vật lý, truy cập đờng truyền vật lý nhờ các phơng tiện
cơ, điện, hàm, thủ tục. Tầng này hoàn toàn không co ý nghĩa là
thiết bị mạng vật lý chẳng hạn nh hệ thống dây cáp hay card
đề tài
mạng máy tính cục bộ
14
1
1
2
3
4
2
3

Xem chi tiết: Mạng máy tính