Triển Khai Giải Pháp Giả Lập Thiết Bị Mạng Với Unetlab-EVE

Khám phá giải pháp giả lập thiết bị mạng với Unetlab EVE trong luận văn chi tiết, giúp tối ưu hóa quy trình học tập và nghiên cứu mạng.

• Tác giả: Nguyễn Đức Việt
• Người hướng dẫn: TS Ngô Trường Giang
• Trường học: Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thông Tin
• Đề tài: Triển Khai Giải Pháp Giả Lập Thiết Bị Mạng Với Unetlab-EVE
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hải Phòng

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: Tổng quan về mạng máy tính
• 1.1. Khái niệm mạng máy tính
• 1.2. Lịch sử mạng máy tính
• 1.3. Lợi ích và tác hại của mạng máy tính
• 1.4. Phân loại mạng
• 1.4.1. Phân loại theo phạm vi địa lý
• 1.4.2. Phân loại theo phương pháp chuyển mạch (Truyền dữ liệu)
• 1.4.2.1. Mạng chuyển mạch kênh (Circuit – Switched Network)
• 1.4.2.2. Mạng chuyển mạch bản tin (Message Switched network)
• 1.4.2.3. Mạng chuyển mạch gói
• 1.4.3. Phân loại theo Topology
• 1.4.3.1. Mạng hình sao (Star topology)
• 1.4.3.2. Mạng dạng vòng (Ring topology)
• 1.4.3.3. Mạng dạng Bus (Bus topology)
• 1.4.4. Phân loại theo chức năng
• 1.4.4.1. Mạng theo mô hình Client Server
• 1.4.4.2. Mạng ngang hàng (Peer to Peer)
• 1.5. Một số mô hình chuẩn hóa
• 1.5.1. Mô hình OSI (Open Systems Interconnection)
• 1.5.2. Mô hình SNA(System Network Architecture)
• 1.6. Các tầng chức năng chủ yếu của mô hình OSI
• 2. CHƯƠNG 2: Thiết bị mạng và các công cụ mô phỏng và giả lập
• 2.1. Các loại cáp truyền mạng
• 2.2. Một số thiết bị mạng
• 2.3. Một số công cụ mô phỏng và giả lập
• 3. CHƯƠNG 3: Thiết kế và kiểm thử mô hình mạng với công cụ giả lập Unetlab-EVE
• 3.1. Giới thiệu về EVE-NG
• 3.2. Cài đặt EVE-NG trên VMware Workstation
• 3.3. Thiết kế và kiểm thử mô hình mạng
• 3.3.1. Cấu hình NAT đơn giản trên router Cisco
• 3.3.2. Cấu hình định tuyến VLAN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Giải Pháp Giả Lập Mạng Với Unetlab EVE

Trong bối cảnh công nghệ thông tin phát triển mạnh mẽ, việc thực hành trở thành yếu tố then chốt để người học lĩnh hội kiến thức. Đặc biệt, trong lĩnh vực mạng máy tính, nhu cầu thực hành càng được đặt lên hàng đầu. Tuy nhiên, việc tiếp cận các thiết bị đắt tiền như router Cisco hay switch chuyên dụng còn nhiều hạn chế. Do đó, các công cụ giả lập thiết bị mạng như Unetlab và EVE-NG ra đời, mang đến giải pháp hiệu quả cho việc học tập và nghiên cứu. Unetlab và EVE-NG cho phép người dùng xây dựng và mô phỏng topology mạng phức tạp trên máy tính cá nhân, giúp tiết kiệm chi phí và thời gian so với việc sử dụng thiết bị thật. Đồ án này tập trung vào việc tìm hiểu và triển khai giải pháp giả lập thiết bị mạng với Unetlab-EVE, cung cấp cái nhìn tổng quan về các thiết bị mạng và cách mô phỏng mạng máy tính một cách đơn giản.

1.1. Giới thiệu chung về Unetlab và EVE NG

Unetlab và EVE-NG là các nền tảng giả lập mạng mạnh mẽ, cho phép người dùng tạo ra các lab mạng ảo để mô phỏng các thiết bị mạng như router, switch, firewall từ nhiều nhà cung cấp khác nhau như Cisco, Juniper. Chúng cung cấp giao diện đồ họa trực quan, dễ sử dụng, giúp người dùng dễ dàng thiết kế và cấu hình mạng. EVE-NG (Emulated Virtual Environment - Next Generation) là phiên bản kế thừa của Unetlab, với nhiều cải tiến về hiệu năng và tính năng. Cả hai đều hỗ trợ nhiều loại image thiết bị mạng, bao gồm cả router ảo và switch ảo, cho phép người dùng kiểm thử mạng và học mạng một cách hiệu quả.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng giải pháp giả lập mạng

Việc sử dụng các giải pháp giả lập mạng như Unetlab-EVE mang lại nhiều lợi ích. Thứ nhất, nó giúp tiết kiệm chi phí đầu tư vào thiết bị thật. Thứ hai, nó cho phép người dùng kiểm thử các cấu hình mạng khác nhau một cách an toàn, không ảnh hưởng đến hệ thống mạng thực tế. Thứ ba, nó tạo điều kiện thuận lợi cho việc học CCNA, CCNP, CCIE và các chứng chỉ mạng khác. Thứ tư, nó hỗ trợ tự động hóa mạng và SDN (Software-Defined Networking), giúp người dùng làm quen với các công nghệ mạng mới nhất. Cuối cùng, nó cung cấp một môi trường lab mạng linh hoạt, có thể tùy chỉnh theo nhu cầu của người dùng.

II. Vấn Đề Thách Thức Khi Triển Khai Lab Mạng Thực Tế

Việc xây dựng lab mạng thực tế đối mặt với nhiều thách thức. Chi phí đầu tư ban đầu cho các thiết bị mạng như router, switch, firewall là rất lớn, đặc biệt đối với các thiết bị chuyên dụng từ Cisco hay Juniper. Không gian lưu trữ và quản lý các thiết bị này cũng là một vấn đề. Hơn nữa, việc cấu hình mạng phức tạp trên thiết bị thật có thể gây ra rủi ro ảnh hưởng đến hệ thống mạng đang hoạt động. Việc kiểm thử mạng và khắc phục lỗi trong môi trường thực tế cũng tốn nhiều thời gian và công sức. Các vấn đề về license cho các image thiết bị mạng cũng là một rào cản. Do đó, các giải pháp giả lập thiết bị mạng như Unetlab-EVE trở thành lựa chọn tối ưu, giúp giải quyết các vấn đề trên một cách hiệu quả.

2.1. Chi phí đầu tư và bảo trì thiết bị mạng thực tế

Chi phí đầu tư cho các thiết bị mạng thực tế, đặc biệt là các thiết bị từ các nhà sản xuất lớn như Cisco và Juniper, có thể rất cao. Ngoài ra, chi phí bảo trì, nâng cấp và thay thế các thiết bị này cũng là một gánh nặng tài chính. Việc quản lý và bảo trì các thiết bị này đòi hỏi nhân lực có chuyên môn cao, làm tăng thêm chi phí vận hành. Các giải pháp giả lập mạng giúp giảm thiểu đáng kể các chi phí này, vì người dùng chỉ cần một máy tính có cấu hình đủ mạnh để chạy các mô phỏng mạng.

2.2. Rủi ro khi cấu hình và kiểm thử trên thiết bị thật

Việc cấu hình và kiểm thử mạng trên các thiết bị thật có thể gây ra rủi ro ảnh hưởng đến hệ thống mạng đang hoạt động. Một lỗi cấu hình nhỏ có thể dẫn đến sự cố lớn, gây gián đoạn dịch vụ và ảnh hưởng đến hoạt động kinh doanh. Các giải pháp giả lập mạng cho phép người dùng kiểm thử các cấu hình mới một cách an toàn, không ảnh hưởng đến hệ thống mạng thực tế. Nếu có lỗi xảy ra, người dùng có thể dễ dàng khôi phục lại trạng thái ban đầu của lab mạng.

2.3. Vấn đề license và bản quyền image thiết bị mạng

Việc sử dụng các image thiết bị mạng hợp pháp là một vấn đề quan trọng. Nhiều image yêu cầu license bản quyền, và việc sử dụng image không có license có thể vi phạm pháp luật. Các giải pháp giả lập mạng như Unetlab-EVE thường cung cấp các tùy chọn để người dùng tự tải lên các image của mình, nhưng người dùng phải đảm bảo rằng họ có quyền sử dụng các image này. Một số nhà cung cấp cũng cung cấp các image miễn phí hoặc có license dùng thử cho mục đích học tập và kiểm thử.

III. Hướng Dẫn Cài Đặt Unetlab EVE Trên VMware Workstation

Để bắt đầu sử dụng Unetlab-EVE, cần tiến hành cài đặt EVE-NG trên một máy ảo. VMware Workstation là một lựa chọn phổ biến để tạo máy ảo. Quá trình cài đặt Unetlab bao gồm tải image EVE Community, tạo máy ảo trên VMware, cấu hình các thông số mạng, và update EVE. Sau khi cài đặt EVE-NG thành công, cần upload IOL (IOS on Linux) cho EVE và active license để sử dụng các router ảo và switch ảo của Cisco. Quá trình này đòi hỏi người dùng có kiến thức cơ bản về ảo hóa mạng và cấu hình mạng.

3.1. Tải và cấu hình image EVE Community trên VMware

Bước đầu tiên là tải image EVE Community từ trang web chính thức của EVE-NG. Sau đó, tạo một máy ảo mới trên VMware Workstation và chọn image đã tải. Cấu hình các thông số phần cứng cho máy ảo, bao gồm bộ nhớ RAM, số lượng CPU và dung lượng ổ cứng. Nên cấp phát đủ tài nguyên cho máy ảo để đảm bảo hiệu năng mô phỏng mạng tốt. Cấu hình card mạng của máy ảo để kết nối với mạng thực tế.

3.2. Cấu hình mạng và cập nhật EVE NG sau cài đặt

Sau khi khởi động máy ảo, cần cấu hình các thông số mạng cho EVE-NG, bao gồm địa chỉ IP, subnet mask, default gateway và DNS server. Có thể sử dụng giao diện dòng lệnh hoặc giao diện web để cấu hình. Sau khi cấu hình mạng thành công, cần update EVE lên phiên bản mới nhất để đảm bảo tính ổn định và bảo mật. Quá trình update có thể mất một khoảng thời gian, tùy thuộc vào tốc độ kết nối internet.

3.3. Upload IOL và active license cho thiết bị Cisco

Để sử dụng các router ảo và switch ảo của Cisco, cần upload IOL (IOS on Linux) lên EVE-NG. IOL là một phiên bản rút gọn của hệ điều hành IOS của Cisco, được thiết kế để chạy trên Linux. Sau khi upload IOL, cần active license để kích hoạt các tính năng của IOL. Quá trình active license có thể khác nhau tùy thuộc vào phiên bản IOL và license được sử dụng.

IV. Thiết Kế Kiểm Thử Mô Hình Mạng Cơ Bản Với Unetlab EVE

Sau khi cài đặt Unetlab-EVE thành công, có thể bắt đầu thiết kế và kiểm thử các mô hình mạng cơ bản. Một ví dụ đơn giản là cấu hình NAT trên router Cisco để kết nối một mạng LAN với internet. Một ví dụ khác là cấu hình định tuyến VLAN để chia mạng thành các phân đoạn logic khác nhau. Quá trình này giúp người dùng làm quen với các lệnh cấu hình Cisco và hiểu rõ hơn về các khái niệm mạng máy tính.

4.1. Cấu hình NAT đơn giản trên router Cisco ảo

NAT (Network Address Translation) là một kỹ thuật cho phép một mạng LAN sử dụng một địa chỉ IP công cộng duy nhất để kết nối với internet. Để cấu hình NAT trên router Cisco ảo trong Unetlab-EVE, cần cấu hình một interface kết nối với mạng LAN và một interface kết nối với internet. Sau đó, cấu hình NAT để chuyển đổi địa chỉ IP riêng của các máy tính trong mạng LAN thành địa chỉ IP công cộng của router khi truy cập internet.

4.2. Cấu hình định tuyến VLAN trên switch Cisco ảo

VLAN (Virtual LAN) là một kỹ thuật cho phép chia một mạng vật lý thành nhiều mạng logic khác nhau. Để cấu hình định tuyến VLAN trên switch Cisco ảo trong Unetlab-EVE, cần tạo các VLAN khác nhau và gán các cổng của switch vào các VLAN tương ứng. Sau đó, cấu hình định tuyến giữa các VLAN để cho phép các máy tính trong các VLAN khác nhau giao tiếp với nhau.

V. Ứng Dụng Thực Tế Nghiên Cứu Với Giải Pháp Unetlab EVE

Unetlab-EVE không chỉ là công cụ mô phỏng mạng mà còn là nền tảng mạnh mẽ cho các ứng dụng thực tế và nghiên cứu. Nó được sử dụng rộng rãi trong việc học mạng, kiểm thử mạng, tự động hóa mạng, SDN, NFV (Network Functions Virtualization) và quản lý mạng. Các nhà nghiên cứu có thể sử dụng Unetlab-EVE để mô phỏng các topology mạng phức tạp và kiểm thử các giao thức mạng mới. Các kỹ sư mạng có thể sử dụng Unetlab-EVE để thiết kế và kiểm thử các giải pháp mạng trước khi triển khai chúng trong môi trường thực tế.

5.1. Sử dụng Unetlab EVE trong đào tạo và chứng chỉ mạng

Unetlab-EVE là một công cụ lý tưởng cho việc học mạng và chuẩn bị cho các chứng chỉ mạng như CCNA, CCNP, CCIE. Nó cung cấp một môi trường lab mạng thực tế, cho phép người học thực hành các kỹ năng cấu hình mạng và khắc phục lỗi một cách hiệu quả. Nhiều khóa học và tài liệu học mạng sử dụng Unetlab-EVE làm công cụ hỗ trợ.

5.2. Ứng dụng Unetlab EVE trong kiểm thử và phát triển SDN NFV

Unetlab-EVE là một nền tảng mạnh mẽ cho việc kiểm thử và phát triển các giải pháp SDN (Software-Defined Networking) và NFV (Network Functions Virtualization). Nó cho phép các nhà phát triển mô phỏng các topology mạng phức tạp và kiểm thử các bộ điều khiển SDN và các chức năng mạng ảo hóa NFV một cách dễ dàng. Unetlab-EVE cũng hỗ trợ các công cụ tự động hóa mạng như Ansible và Puppet, giúp người dùng tự động hóa quá trình cấu hình và quản lý mạng.

VI. Kết Luận Triển Vọng Phát Triển Của Giải Pháp Unetlab EVE

Unetlab-EVE là một giải pháp giả lập thiết bị mạng mạnh mẽ và linh hoạt, mang lại nhiều lợi ích cho việc học mạng, kiểm thử mạng và phát triển các công nghệ mạng mới. Với sự phát triển của ảo hóa mạng, SDN và NFV, Unetlab-EVE sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc đào tạo nhân lực và thúc đẩy sự đổi mới trong lĩnh vực mạng máy tính. Trong tương lai, Unetlab-EVE có thể được tích hợp với các công nghệ container như Docker để cung cấp một môi trường mô phỏng mạng nhẹ nhàng và linh hoạt hơn.

6.1. So sánh Unetlab EVE với các giải pháp giả lập mạng khác

Có nhiều giải pháp giả lập mạng khác nhau trên thị trường, như GNS3, Virtualbox, và VMware. Unetlab-EVE có những ưu điểm riêng so với các giải pháp này. Unetlab-EVE có giao diện đồ họa trực quan và dễ sử dụng hơn GNS3. Unetlab-EVE hỗ trợ nhiều loại image thiết bị mạng hơn Virtualbox và VMware. Unetlab-EVE cũng có hiệu năng mô phỏng mạng tốt hơn so với các giải pháp khác.

6.2. Hướng phát triển và cải tiến Unetlab EVE trong tương lai

Trong tương lai, Unetlab-EVE có thể được cải tiến để hỗ trợ tốt hơn các công nghệ mạng mới như 5G, IoT (Internet of Things) và AI (Artificial Intelligence). Unetlab-EVE cũng có thể được tích hợp với các công cụ phân tích mạng và bảo mật mạng để cung cấp một giải pháp mô phỏng mạng toàn diện hơn. Việc cải thiện hiệu năng mô phỏng mạng và khả năng mở rộng cũng là một ưu tiên quan trọng.

Nội dung chính

Giới thiệu dự án

Trong kỷ nguyên chuyển đổi số và phát triển hạ tầng mạng doanh nghiệp, nhu cầu thiết kế, thử nghiệm và tối ưu hóa hệ thống mạng trước khi triển khai thực tế (Production) trở nên cấp thiết. Theo báo cáo từ Gartner và Cisco, hơn 70% sự cố gián đoạn mạng (Network Downtime) bắt nguồn từ lỗi cấu hình thủ công và thiếu môi trường kiểm thử (Staging/Testing Environment) trước khi release. Tuy nhiên, việc đầu tư hạ tầng phần cứng thật gồm các thiết bị chuyên dụng như Cisco Catalyst Switches, ISR Routers, Next-Generation Firewalls tiêu tốn hàng chục nghìn USD, đồng thời thiếu tính linh hoạt khi mở rộng quy mô topology.

Đồ án tốt nghiệp "Triển khai giải pháp giả lập thiết bị mạng với Unetlab-EVE" tập trung giải quyết bài toán thiếu hụt thiết bị thực nghiệm và tối ưu hóa chi phí đầu tư phòng lab mạng cho đào tạo và nghiên cứu kỹ thuật hạ tầng. Bằng việc khai thác nền tảng ảo hóa hiện đại EVE-NG (Emulated Virtual Environment - Next Generation, tiền thân là UNetLab), đồ án cung cấp một hệ thống giả lập hoàn chỉnh, vận hành trực tiếp hệ điều hành Cisco IOS thực trên nền tảng Linux (IOL - Cisco IOS on Linux), đáp ứng đầy đủ tính năng kỹ thuật mà không cần phần cứng vật lý đắt đỏ.

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                       MÔ HÌNH VẬN HÀNH TỔNG THỂ CỦA EVE-NG                    |
+-------------------------------------------------------------------------------+
| [Web Browser Client] (HTML5 / Native Telnet / Wireshark Integration)          |
|         |                                                                     |
|         v (HTTP/HTTPS Port 80/443 - Guacamole Console)                        |
| +---------------------------------------------------------------------------+ |
| | EVE-NG Server (Ubuntu 16.04 / 18.04 LTS - Hypervisor / Bare-Metal)        | |
| |                                                                           | |
| |  +--------------------+  +--------------------+  +---------------------+  | |
| |  | Cisco IOL Engine   |  | QEMU / KVM Engine  |  | Docker / Dynamips   |  | |
| |  | (IOS on Linux L2/L3|  | (CSR1000v, FortiGate|  | (Legacy Routers,    |  | |
| |  | Cisco Images)      |  | vQFX, VyOS, Windows|  | Lightweight Hosts)  |  | |
| |  +---------+----------+  +---------+----------+  +----------+----------+  | |
| |            |                       |                        |             | |
| |            +-----------------------+------------------------+             | |
| |                                    |                                      | |
| |                       [Linux Bridge & OVS Core]                           | |
| +------------------------------------+--------------------------------------+ |
|                                      | (Cloud / Bridge Network)               |
|                                      v                                        |
|                          [Physical Network / Internet]                        |
+-------------------------------------------------------------------------------+

Mục tiêu của đồ án:

1. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết: Hệ thống hóa kiến trúc mạng máy tính, phân tích chi tiết mô hình tham chiếu OSI 7 tầng, phân loại cơ chế chuyển mạch (Packet/Circuit Switching), phương thức định tuyến và các chuẩn kết nối vật lý (STP/UTP, Cáp quang, Coaxial).
2. Khảo sát và so sánh công cụ: Phân tích định lượng ưu và nhược điểm giữa các giải pháp mô phỏng/giả lập phổ biến: Dynamips, Cisco Packet Tracer, GNS3 và Unetlab/EVE-NG.
3. Triển khai môi trường ảo hóa: Cài đặt, tối ưu hóa kernel và phân bổ tài nguyên cho EVE-NG Community Edition trên nền tảng VMware Workstation; tích hợp license và nạp hệ điều hành Cisco IOL (L2/L3).
4. Kiểm thử mô hình thực nghiệm chuyên sâu: Xây dựng, cấu hình và đo kiểm 2 kịch bản mạng trọng yếu:
   • Cơ chế Network Address Translation (NAT Overload/PAT) giúp kết nối mạng nội bộ ra Internet thực tế.
   • Cơ chế Inter-VLAN Routing kết hợp Trunking 802.1Q trên Switch Layer 2/3 và Router.
5. Đánh giá hiệu năng và độ tin cậy: Đạt độ chính xác 100% về mặt tập lệnh IOS so với thiết bị thật, giảm tải hơn 65% dung lượng RAM tiêu thụ so với các trình giả lập Dynamips truyền thống.

Phạm vi và giới hạn:

• Phạm vi nghiên cứu: Triển khai trên nền tảng máy ảo Type-2 Hypervisor (VMware Workstation Pro 15.x), sử dụng gói EVE-NG Community Edition, tập trung vào thiết bị Cisco IOL (IOS trên nền Linux x86) cho Router và Switch.
• Giới hạn kỹ thuật: Không can thiệp vào mã nguồn đóng của Cisco IOL binary; tài nguyên thực nghiệm giới hạn theo phần cứng của máy chủ host (RAM, vCPU); chưa tích hợp các cụm Cluster EVE-NG phân tán đa node.

---

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Trước khi EVE-NG ra đời, các kỹ sư mạng và sinh viên thường dựa vào ba công cụ chính: Cisco Packet Tracer, Dynamips và GNS3. Tuy nhiên, mỗi giải pháp đều bộc lộ những rào cản kỹ thuật lớn:

Tiêu chí so sánh	Cisco Packet Tracer 7.x	Dynamips / Dynagen	GNS3 2.1.x	EVE-NG (Unetlab) Community
Bản chất công nghệ	Phần mềm mô phỏng (Simulation)	Giả lập phần cứng (MIPS Hardware Emulation)	Frontend điều khiển Dynamips/QEMU	Nền tảng ảo hóa đa máy chủ (Multi-hypervisor platform)
Tập lệnh IOS	Giới hạn ~30-40% lệnh chuẩn	100% lệnh của router cũ (7200, 3725)	Tùy thuộc image nạp vào	100% lệnh Cisco IOS thực (IOL/QEMU)
Hỗ trợ Switch Layer 2	Mô phỏng cơ bản, thiếu tính năng nâng cao	Kém (chỉ hỗ trợ card NM-16ESW)	Phức tạp, cần máy ảo IOU/QEMU riêng	Hỗ trợ toàn diện qua Cisco IOL Layer 2 image
Tiêu tốn tài nguyên	Rất thấp (~100-200MB RAM)	Rất cao (100% CPU nếu thiếu idle-pc)	Trung bình - Cao (yêu cầu VM phụ trợ)	Tối ưu hóa cao (chạy native process trên Linux)
Giao diện quản trị	Desktop GUI (Qt/C++)	CLI console thuần	Desktop GUI	100% Web UI (HTML5, tương thích mọi OS)
Hỗ trợ Multi-vendor	Không (chỉ hỗ trợ thiết bị Cisco)	Rất hạn chế	Có (phức tạp trong cấu hình)	Rất mạnh (Cisco, Juniper, Fortinet, Mikrotik, Linux, Win)

Yêu cầu hệ thống (Phân loại MoSCoW):

• Must-have: Khởi tạo EVE-NG Server ổn định trên Ubuntu Linux; hỗ trợ nạp và chạy Cisco IOL L2/L3; cấu hình giao diện web tương tác đa người dùng; hỗ trợ giao thức định tuyến tĩnh/động, NAT, VLAN, Trunking 802.1Q.
• Should-have: Kết nối mạng ảo ra card mạng thực (Bridged Cloud/pnet) để đi Internet; tích hợp capture gói tin trực tiếp bằng Wireshark qua giao diện HTML5.
• Could-have: Tích hợp các appliance của hãng thứ ba (MikroTik RouterOS, FortiGate NGFW, Ubuntu Server).
• Won't-have (giai đoạn này): Tính năng phân quyền người dùng nâng cao (Role-Based Access Control) và Hot-cluster failover (chỉ có trên bản EVE-NG Professional).

Thiết kế hệ thống

Kiến trúc EVE-NG được thiết kế theo mô hình client-server hướng dịch vụ:

+-----------------------------------------------------------------------------------+
|                            EVE-NG ARCHITECTURE STACK                              |
+-----------------------------------------------------------------------------------+
|  PRESENTATION: HTML5 Web GUI / Apache2 / Guacamole Client Proxy                   |
+-----------------------------------------------------------------------------------+
|  APPLICATION : PHP / Python Wrapper / Node Management Daemon                      |
+-----------------------------------------------------------------------------------+
|  HYPERVISOR  : KVM (Kernel-based Virtual Machine) / QEMU 2.x / Docker / IOL Core |
+-----------------------------------------------------------------------------------+
|  KERNEL/OS   : Ubuntu 16.04 LTS (Kernel 4.15.x x86_64) with Intel VT-x/AMD-V    |
+-----------------------------------------------------------------------------------+
|  HARDWARE    : VMware Workstation / Physical x86-64 Server (CPU Virtualization)  |
+-----------------------------------------------------------------------------------+

Thông số ngăn xếp công nghệ (Technology Stack):

• Hệ điều hành nền tảng: Ubuntu Server 16.04.5 LTS (64-bit), Linux Kernel 4.15.0.
• Core Virtualization: QEMU version 2.11.1, KVM Kernel Module, IOL Bridge Wrapper.
• Web UI Engine: Apache HTTP Server 2.4.18, PHP 7.0, HTML5 WebSocket Canvas.
• Console Proxy: Apache Guacamole 0.9.9 (Hỗ trợ truy cập Telnet, VNC, RDP trực tiếp trên Web browser).
• Cisco Images: i86bi-linux-l2-adventerprisek9-15.2d.bin (Switching), i86bi-linux-l3-adventerprisek9-15.4.1T.bin (Routing).

Yêu cầu an toàn và bảo mật:

• Toàn bộ kết nối IOL được kiểm soát trong bridge riêng biệt (pnet0 đến pnet9).
• Cơ chế tạo license nội bộ cho IOL thông qua script CiscoIOUKeygen.py để tạo file bản quyền iourc xác thực dựa trên Hostname và HostID của máy ảo Ubuntu.
• Phân tách dải mạng quản trị (Management Network: 172.16.1.0/24) và dải mạng thí nghiệm nội bộ (Lab Data Plane).

---

Implementation và kết quả

Quy trình triển khai hệ thống (Step-by-Step Implementation)

Quá trình hiện thực hóa giải pháp được chia thành 3 giai đoạn chính:

+--------------------------+     +--------------------------+     +--------------------------+
|      GIAI ĐOẠN 1         |     |       GIAI ĐOẠN 2        |     |       GIAI ĐOẠN 3        |
| Triển khai Hạ tầng       | ==> | Tích hợp IOL Engine      | ==> | Thực nghiệm & Đánh giá   |
| - Import OVF Template    |     | - Upload IOL Binaries    |     | - Kịch bản 1: NAT PAT    |
| - Cấu hình vCPU/RAM      |     | - Generate License iourc |     | - Kịch bản 2: Inter-VLAN |
| - Thiết lập Static IP    |     | - Fix Permissions        |     | - Benchmark & Testing    |
+--------------------------+     +--------------------------+     +--------------------------+

Bước 1: Thiết lập Máy ảo và Cấu hình Mạng Host

Máy chủ EVE-NG được khởi tạo trên nền VMware Workstation với cấu hình: 4 vCPU (kích hoạt cờ ảo hóa VT-x/AMD-V/EPT), 8GB RAM, 60GB HDD (SCSI), Network Adapter chế độ NAT/Bridged. Tiến hành đặt IP tĩnh và thông số mạng quản trị cho EVE Server qua CLI:

• Hostname: EVE_SERVER
• Domain: eve-ng.net
• IP Address: 172.16.1.200
• Subnet Mask: 255.255.255.0
• Default Gateway: 172.16.1.2
• DNS: 8.8.8.8, 203.162.0.181

Bước 2: Tích hợp Cisco IOL và Kích hoạt License

Tải các file thực thi IOL vào thư mục hệ thống /opt/unetlab/addons/iol/bin/ thông qua WinSCP (giao thức SFTP). Chạy script tạo khóa bản quyền Python để sinh ra file xác thực /opt/unetlab/addons/iol/bin/iourc:

# Cấu trúc tạo license IOL trên Ubuntu Server
cat << 'EOF' > /opt/unetlab/addons/iol/bin/CiscoIOUKeygen.py
import os, struct, socket

hostid = os.popen('hostid').read().strip()
hostname = socket.gethostname()
ioukey = int(hostid, 16)

for x in hostname:
    ioukey = ((ioukey << 2) + ioukey) + ord(x)

iouPad1 = b'\x4B\x58\x21\x81\x56\x7B\x0D\x9C'
iouPad2 = b'\x80\x3F\x7A\x56\xD9\x17\xA9\x3B'

# Thuật toán sinh MD5 hash và ghi license iourc
import hashlib
md5 = hashlib.md5()
md5.update(struct.pack('!I', ioukey))
md5.update(iouPad1)
key1 = md5.hexdigest()[:16]

with open('/opt/unetlab/addons/iol/bin/iourc', 'w') as f:
    f.write(f"[license]\n{hostname} = {key1};\n")
print(f"License created successfully for host {hostname}!")
EOF

python /opt/unetlab/addons/iol/bin/CiscoIOUKeygen.py
/opt/unetlab/wrappers/unl_wrapper -a fixpermissions

Triển khai các kịch bản thực nghiệm mạng

Kịch bản 1: Cấu hình NAT Overload (PAT) trên Cisco Router kết nối Internet

                    [ Cloud / Internet (pnet0: 172.16.1.0/24) ]
                                       |
                               (NAT Outside)
                                  Ethernet0/0
                             +-------------------+
                             |  Router R1 (Cisco)|
                             +-------------------+
                           Ethernet0/1   Ethernet0/2
                          (NAT Inside)   (NAT Inside)
                               |               |
                      172.16.2.1/24       172.16.3.1/24
                               |               |
                           +-------+       +-------+
                           |  PC1  |       |  PC2  |
                           +-------+       +-------+

Mục tiêu: Cho phép 2 subnet nội bộ (PC1: 172.16.2.10/24, PC2: 172.16.3.10/24) truy cập mạng Internet thực tế bên ngoài thông qua một địa chỉ IP duy nhất trên cổng Ethernet0/0 của Router R1.

Cấu hình CLI trên Router R1:

! Cấu hình các interface kết nối
Router# configure terminal
Router(config)# hostname R1
R1(config)# interface Ethernet0/0
R1(config-if)# ip address dhcp
R1(config-if)# ip nat outside
R1(config-if)# no shutdown
R1(config-if)# exit

R1(config)# interface Ethernet0/1
R1(config-if)# ip address 172.16.2.1 255.255.255.0
R1(config-if)# ip nat inside
R1(config-if)# no shutdown
R1(config-if)# exit

R1(config)# interface Ethernet0/2
R1(config-if)# ip address 172.16.3.1 255.255.255.0
R1(config-if)# ip nat inside
R1(config-if)# no shutdown
R1(config-if)# exit

! Cấu hình Access-List định nghĩa lưu lượng được NAT
R1(config)# access-list 1 permit 172.16.2.0 0.0.0.255
R1(config)# access-list 1 permit 172.16.3.0 0.0.0.255

! Kích hoạt Dynamic NAT Overload (PAT)
R1(config)# ip nat inside source list 1 interface Ethernet0/0 overload

! Cấu hình Default Route ra Gateway Internet
R1(config)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 172.16.1.2
R1(config)# end
R1# write memory

Kịch bản 2: Cấu hình Định tuyến Inter-VLAN (Router-on-a-Stick & Layer 3 Switch)

                            +--------------------+
                            |    Router R1       |
                            +---------+----------+
                                      | Sub-interfaces (802.1Q)
                                      | E0/0.10, E0/0.20, E0/0.30
                                      |
                               +------+------+
                               |  Switch SW1 | (Trunk Port: E0/0)
                               +--+---+---+--+
                                  |   |   |
                   (Access E0/1)  |   |   | (Access E0/3)
                   VLAN 10        |   |   | VLAN 30
                   +--------------+   |   +--------------+
                   |  (Access E0/2)   |                  |
                   |   VLAN 20        |                  |
                   v                  v                  v
               +-------+          +-------+          +-------+
               |  PC1  |          |  PC2  |          |  PC3  |
               +-------+          +-------+          +-------+
             192.168.10.10      192.168.20.20      192.168.30.30
               (Kế toán)           (Kỹ thuật)          (Giám đốc)

Cấu hình trên Switch Cisco IOL-L2 (SW1):

SW1# configure terminal
SW1(config)# vlan 10
SW1(config-vlan)# name KE_TOAN
SW1(config)# vlan 20
SW1(config-vlan)# name KY_THUAT
SW1(config)# vlan 30
SW1(config-vlan)# name GIAM_DOC
SW1(config-vlan)# exit

! Cấu hình cổng Trunking 802.1Q nối lên Router
SW1(config)# interface Ethernet0/0
SW1(config-if)# switchport trunk encapsulation dot1q
SW1(config-if)# switchport mode trunk
SW1(config-if)# no shutdown
SW1(config-if)# exit

! Gán các cổng Access vào VLAN tương ứng
SW1(config)# interface Ethernet0/1
SW1(config-if)# switchport mode access
SW1(config-if)# switchport access vlan 10
SW1(config)# interface Ethernet0/2
SW1(config-if)# switchport mode access
SW1(config-if)# switchport access vlan 20
SW1(config)# interface Ethernet0/3
SW1(config-if)# switchport mode access
SW1(config-if)# switchport access vlan 30
SW1(config-if)# exit

Cấu hình Router R1 (Sub-interfaces):

R1# configure terminal
R1(config)# interface Ethernet0/0
R1(config-if)# no shutdown
R1(config-if)# exit

R1(config)# interface Ethernet0/0.10
R1(config-subif)# encapsulation dot1Q 10
R1(config-subif)# ip address 192.168.10.1 255.255.255.0

R1(config)# interface Ethernet0/0.20
R1(config-subif)# encapsulation dot1Q 20
R1(config-subif)# ip address 192.168.20.1 255.255.255.0

R1(config)# interface Ethernet0/0.30
R1(config-subif)# encapsulation dot1Q 30
R1(config-subif)# ip address 192.168.30.1 255.255.255.0
R1(config-subif)# end

Kết quả đo kiểm và đánh giá thực nghiệm

1. Kiểm tra kết nối NAT:

   • Từ PC1 (172.16.2.10) và PC2 (172.16.3.10), thực hiện lệnh ping 8.8.8.8 và ping google.com.
   • Kết quả: Tỷ lệ gói tin thành công đạt 100% (Success rate 5/5 packets), Round-trip time trung bình 12-18ms.
   • Bảng chuyển đổi địa chỉ trên Router hiển thị chính xác qua lệnh show ip nat translations: icmp 172.16.1.150:1 172.16.2.10:1 8.8.8.8:1 8.8.8.8:1

2. Kiểm tra định tuyến Inter-VLAN:

   • Thực hiện kiểm tra chéo giữa các subnet: PC1 (VLAN 10) ping PC2 (VLAN 20) và PC3 (VLAN 30).
   • Kết quả: Các gói tin ICMP phản hồi đầy đủ sau khi gói ARP đầu tiên hoàn tất (Round-trip time: < 2ms giữa các máy ảo).
   • Bảng MAC Address Table và VLAN database trên SW1 duy trì trạng thái chính xác theo tiêu chuẩn IEEE 802.1Q.

---

Đổi mới và đóng góp

1. Tối ưu hóa hiệu năng tài nguyên (Resource Efficiency):
   • Ứng dụng công nghệ Cisco IOL (IOS on Linux) trên EVE-NG giúp mỗi node mạng tiêu thụ chỉ từ 64MB - 128MB RAM (so với 256MB - 512MB RAM/node của Dynamips chạy định dạng IOS unpack).
   • Giảm tải 65% mức sử dụng bộ nhớ và giữ mức sử dụng CPU của máy chủ ở trạng thái nhàn rỗi (Idle CPU < 5%) mà không cần tính toán thủ công giá trị idle-pc.
2. Chuẩn hóa môi trường Lab đa nền tảng (Vendor-Agnostic):
   • Loại bỏ sự phụ thuộc vào client cài đặt cục bộ; cho phép truy cập, điều khiển và chia sẻ kịch bản mạng toàn diện thông qua giao diện Web HTML5 chuẩn.
3. Môi trường mô phỏng độ chính xác cao (100% IOS Fidelity):
   • Khắc phục hoàn toàn các lỗi thiếu lệnh cấu hình (Command Incompleteness) của Cisco Packet Tracer trong các bài toán phức tạp như VTP Pruning, Dynamic Routing BGP/OSPF đa vùng, Spanning Tree nâng cao (PVST+, Rapid-PVST) và Private VLAN.

---

Ứng dụng thực tế và triển khai

+-----------------------------------------------------------------------------------+
|                        MÔ HÌNH TRIỂN KHAI PHÒNG LAB EVE-NG                        |
+-----------------------------------------------------------------------------------+
| [Sinh viên / Học viên]  [Kỹ sư NetOps / DevOps]   [Giảng viên / Admin]            |
|          |                         |                         |                    |
|          +-------------------------+-------------------------+                    |
|                                    | (Web HTTPS / SSH VPN)                        |
|                                    v                                              |
|            +-----------------------------------------------+                      |
|            |        EVE-NG Bare-Metal Server (Dell R730)   |                      |
|            | 2x Intel Xeon E5-2680v4 (28C/56T) | 128GB RAM |                      |
|            +-----------------------+-----------------------+                      |
|                                    |                                              |
|     +------------------------------+------------------------------+               |
|     |                              |                              |               |
|     v                              v                              v               |
| [Lab Đào tạo CCNA/CCNP]     [Lab Pre-production Test]    [CI/CD Network Automation]
| (30-50 Học viên Online)     (Validate Enterprise LAN)    (Ansible / Netmiko Test) |
+-----------------------------------------------------------------------------------+

• Đào tạo học thuật: Ứng dụng trực tiếp tại các trường đại học, học viện mạng (Cisco Networking Academy) để xây dựng hệ thống máy chủ Cloud Lab tập trung. Một máy chủ vật lý cấu hình trung bình (Intel Xeon 8 Core, 32GB RAM) có thể phục vụ đồng thời 25-30 sinh viên thực hành độc lập.
• Doanh nghiệp & Tích hợp hệ thống (SI): Đóng vai trò là môi trường tiền kiểm thử (Pre-deployment Validation). Các kỹ sư mạng có thể giả lập toàn bộ topology của khách hàng, thử nghiệm các kịch bản chuyển đổi giao thức định tuyến hoặc nâng cấp firmware mà không gây rủi ro gián đoạn hệ thống đang hoạt động.
• Tự động hóa mạng (Network Automation): Tích hợp EVE-NG với Python (Netmiko, Paramiko) và Ansible để xây dựng hệ thống kiểm thử tự động (CI/CD Pipeline cho hạ tầng mạng).

---

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật:

• Quá trình nạp và kích hoạt image IOL/QEMU đòi hỏi người quản trị phải có kiến thức nền tảng về hệ điều hành Linux (quản lý file, phân quyền, xử lý script).
• Phiên bản EVE-NG Community chưa hỗ trợ chỉnh sửa liên kết trực tiếp (Hot-link connection) khi thiết bị đang ở trạng thái Power-on; người dùng bắt buộc phải Stop node để cắm lại cáp mạng ảo.

Hướng phát triển:

1. Nâng cấp hạ tầng Cluster: Mở rộng hệ thống lên phiên bản EVE-NG Bare-Metal hoặc EVE-NG Pro, phân bổ tải lab trên cụm nhiều server vật lý (Master-Worker Nodes).
2. Tích hợp SDN và Cloud-Native: Giả lập các bộ điều khiển mạng định nghĩa bằng phần mềm (Cisco ACI Simulator, OpenDaylight) và tích hợp các thiết bị định tuyến ảo đám mây (Cisco CSR1000v, Arista vEOS).
3. Xây dựng cổng Portal tự động: Phát triển module tự động cấp phát tài nguyên Lab theo thời gian thực cho sinh viên thông qua Docker API và EVE-NG RESTful API.

---

Đối tượng hưởng lợi

• Sinh viên & Học viên chuyên ngành Mạng / CNTT: Tiếp cận môi trường thực hành mạng chuẩn doanh nghiệp 100% miễn phí, xóa bỏ rào cản tài chính khi mua thiết bị thật.
• Kỹ sư mạng (Network Engineers / DevOps): Sở hữu công cụ tin cậy để thiết kế Proof-of-Concept (PoC), viết script tự động hóa hạ tầng và ôn luyện các chứng chỉ quốc tế cấp độ chuyên gia (CCNP, CCIE).
• Trường Đại học và Cơ sở đào tạo: Tiết kiệm hàng tỷ đồng chi phí đầu tư phòng lab phần cứng, giảm chi phí bảo trì, tiêu thụ điện năng và khấu hao thiết bị hàng năm.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu phần cứng tối thiểu để cài đặt và vận hành EVE-NG mượt mà là gì?

Hệ thống yêu cầu tối thiểu CPU hỗ trợ ảo hóa phần cứng (Intel VT-x hoặc AMD-V enabled trong BIOS), 4 Cores CPU, 8GB RAM và 40GB dung lượng ổ cứng còn trống. Đối với các bài lab quy mô lớn (> 20 node IOL hoặc chạy kèm máy ảo QEMU Windows/Linux), khuyến nghị máy chủ có tối thiểu 8 Cores CPU và 16GB - 32GB RAM.

2. Sự khác biệt cốt lõi giữa Cisco IOL trên EVE-NG và IOS thông thường là gì?

Cisco IOL (IOS on Linux, còn gọi là IOU) là các bản build nhị phân thực thi của hệ điều hành Cisco IOS được biên dịch trực tiếp để chạy dưới dạng tiến trình (native process) 32-bit hoặc 64-bit trên nhân Linux x86. Do đó, IOL không cần giả lập toàn bộ phần cứng MIPS như Dynamips, giúp tốc độ khởi động nhanh chỉ từ 3-5 giây và tiêu thụ cực kỳ ít RAM.

3. Làm thế nào để kết nối topo mạng ảo trong EVE-NG ra mạng Internet thực tế?

Trong giao diện thiết kế của EVE-NG, người dùng thêm node Network và chọn kiểu kết nối là Management(Cloud0) hoặc pnet0. Khi cắm cổng mạng của Router vào Cloud này, interface của Router sẽ được bridge trực tiếp với card mạng của máy chủ EVE-NG, cho phép nhận IP qua DHCP từ modem thực và định tuyến ra ngoài Internet.

4. Tại sao cần chạy script tạo license (iourc) cho thiết bị Cisco IOL?

Cisco IOL vốn là phần mềm nội bộ của Cisco phục vụ mục đích kiểm thử phần mềm. Khi khởi chạy, tiến trình IOL sẽ kiểm tra chuỗi license key trong file iourc dựa trên hostname và hostid của máy Linux. Nếu không có file này hoặc key sai, tiến trình IOL sẽ tự động dừng (crash) ngay sau khi start.

5. EVE-NG có thể thay thế hoàn toàn thiết bị mạng vật lý trong doanh nghiệp không?

EVE-NG thay thế hoàn hảo cho mục đích thiết kế, học tập, kiểm thử tính năng logic và mô phỏng giao thức (Control Plane & Data Plane logic). Tuy nhiên, đối với các bài đo kiểm về năng lực xử lý gói tin tốc độ cao (Throughput wire-speed, ASIC switching performance, Hardware QoS) ở mức hàng chục Gbps, doanh nghiệp vẫn cần kiểm thử trên thiết bị phần cứng chuyên dụng.

---

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Triển khai giải pháp giả lập thiết bị mạng với Unetlab-EVE" của sinh viên Nguyễn Đức Việt đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu nghiên cứu và thực nghiệm đề ra. Bằng việc phân tích sâu sắc cấu trúc mạng máy tính, phân tầng OSI, và làm chủ công nghệ ảo hóa EVE-NG, đồ án đã chứng minh tính khả thi, độ tin cậy và sự vượt trội của EVE-NG so với các công cụ truyền thống như Cisco Packet Tracer hay Dynamips.

Việc triển khai thành công 2 kịch bản thực nghiệm phức tạp gồm NAT Overload kết nối Internet thực và Định tuyến Inter-VLAN 802.1Q là minh chứng rõ nét cho năng lực ứng dụng thực tiễn của đề tài. Giải pháp không chỉ mang lại giá trị học thuật to lớn trong việc nâng cao chất lượng đào tạo kỹ sư mạng mà còn cung cấp một phương pháp luận chuẩn xác cho các doanh nghiệp trong việc kiểm thử và tối ưu hóa hạ tầng viễn thông hiện đại.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: Tổng quan về mạng máy tính 1.1 Khái niệm mạng máy tính Mạng máy tính là một tập hợp của hai hay nhiều máy tính được nối với nhau bằng một đường chuyền vật lý theo một cấu trúc (Network Architecture) nào đó, qua đó các máy tính trao đổi thông tin qua lại cho nhau.2 Lịch sử mạng máy tính Máy tính của thập niên 1940 là các thiết bị cơ - điện tử lớn và rất dễ hỏng. Sự phát minh ra transistor bán dẫn vào năm 1947 tạo ra cơ hội để làm ra chiếc máy tính nhỏ và đáng tin cậy hơn. Năm 1950, các máy tính lớn mainframe chạy bởi các chương trình ghi trên thẻ đục lỗ (punched card) bắt đầu được dùng trong các học viện lớn. Điều này tuy tạo nhiều thuận lợi với máy tính có khả năng được lập trình nhưng cũng có rất nhiều khó khăn trong việc tạo ra các chương trình dựa trên thẻ đục lỗ này.

Vào cuối thập niên 1950, người ta phát minh ra mạch tích hợp (IC) chứa nhiều transistor trên một mẫu bán dẫn nhỏ, tạo ra một bước nhảy vọt trong việc chế tạo các máy tính mạnh hơn, nhanh hơn và nhỏ hơn. Đến nay, IC có thể chứa hàng triệu transistor trên một mạch. Vào cuối thập niên 1960, đầu thập niên 1970, các máy tính nhỏ được gọi là minicomputer bắt đầu xuất hiện. Năm 1977, công ty máy tính Apple Computer giới thiệu máy vi tính còn được gọi là máy tính cá nhân (personal computer - PC).

Năm 1981, IBM đưa ra máy tính cá nhân đầu tiên. Sự thu nhỏ ngày càng tinh vi hơn của các IC đưa đến việc sử dụng rộng rãi máy tính cá nhân tại nhà và trong kinh doanh. Vào giữa thập niên 1980, người sử dụng dùng các máy tính độc lập bắt đầu chia sẻ các tập tin bằng cách dùng modem kết nối với các máy tính khác. trợ ôn Nguyễn Việt com _ CT1802.

Triển khai giải pháp giả lập thiết bị mạng với Unetlab-EVE Đồ án tốt nghiệp Cách thức này được gọi là điểm nối điểm, hay truyền theo kiểu quay số. Khái niệm này được mở rộng bằng cách dùng các máy tính là trung tâm truyền tin trong một kết nối quay số. Các máy tính này được gọi là sàn thông báo (bulletin board). Các người dùng kết nối đến sàn thông báo này, để lại đó hay lấy đi các thông điệp, cũng như gửi lên hay tải về các tập tin.

Hạn chế của hệ thống là có rất ít hướng truyền tin, và chỉ với những ai biết về sàn thông báo đó. Ngoài ra, các máy tính tại sàn thông báo cần một modem cho mỗi kết nối, khi số lượng kết nối tăng lên, hệ thống không thề đáp ứng được nhu cầu. Qua các thập niên 1950, 1970, 1980 và 1990, Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đã phát triển các mạng diện rộng WAN có độ tin cậy cao, nhằm phục vụ các mục đích quân sự và khoa học. Công nghệ này khác truyền tin điểm nối điểm.

Nó cho phép nhiều máy tính kết nối lại với nhau bằng các đường dẫn khác nhau. Bản thân mạng sẽ xác định dữ liệu di chuyển từ máy tính này đến máy tính khác như thế nào. Thay vì chỉ có thể thông tin với một máy tính tại một thời điểm, nó có thể thông tin với nhiều máy tính cùng lúc bằng cùng một kết nối. Sau này, WAN của Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đã trở thành Internet.3 Lợi ích và tác hại của mạng máy tính Lợi ích của mạng máy tính bao gồm:  Nhiều người có thể dùng chung một phần mềm tiện ích.

 Dữ liệu được quản lý tập trung nên bảo mật an toàn, trao đổi giữa những người sử dụng thuận lợi, nhanh chóng, backup dữ liệu tốt hơn.  Sử dụng chung các thiết bị: máy in, scanner, đĩa cứng,…….  Người sử dụng trao đổi thông tin với nhau một cách dễ dàng thông qua dịch vụ thư điện tử (Email), dịch vụ Chat, dịch vụ truyền file (FTP), dịch vụ Web, ……. trợ ôn Nguyễn Việt com _ CT1802.

Triển khai giải pháp giả lập thiết bị mạng với Unetlab-EVE Đồ án tốt nghiệp  Xóa bỏ rào cản về khoảng cách địa lý giữa các máy tính trong hệ thống mạng muốn chia sẻ và trao đổi dữ liệu cho nhau.  An toàn cho dữ liệu và phần mềm vì nó quản lý quyền truy cập của các tài khoản người dùng. Tác hại của mạng máy tính bao gồm:  Mạng càng lớn thì nguy cơ lan truyền phần mềm độc hại càng dễ xảy ra.  Lạm dụng hệ thống mạng để thực hiện hành vi phạm pháp: buôn bán vũ khí, lừa đảo, tin tặc, khủng bố,….

 Giáo dục thanh thiếu niên trở nên khó khăn hơn.  Phần mềm quảng cáo (Adware), thư rác (Spam Mail).4 Phân loại mạng 1.1 Phân loại theo phạm vi địa lý Mạng cục bộ LAN (Local Arena Network) là mạng được lắp đặt trong phạm vi hẹp, khoảng cách giữa các nút mạng nhỏ hơn 10km. LAN thường được dùng trong nội bộ cơ quan, trường học,… Các LAN có thể kết nối với nhau thành WAN. Mạng đô thị MAN (Metropolitian Arena Network) là mạng được thiết kế trên phạm vi một đô thị hoặc một trung tâm kinh tế - xã hội có bán kính khoảng 100km đổ lại.

Mạng diện rộng WAN (Wide Arena Network) là tập hợp của nhiều LAN và MAN, phạm vi có thể vượt qua biên giới quốc gia hay thậm chí là châu lục. Mạng toàn cầu GAN (Global Arena Network) là mạng được thiết lập trên phạm vi trải rộng khắp các châu lục trên thế giới. Thông thường kết nối thông qua mạng viễn thông hay vệ tinh. trợ ôn Nguyễn Việt com _ CT1802.

Triển khai giải pháp giả lập thiết bị mạng với Unetlab-EVE Đồ án tốt nghiệp 1.2 Phân loại theo phương pháp chuyển mạch (Truyền dữ liệu) 1.1 Mạng chuyển mạch kênh (Circuit – Switched Network) Khi có hai trạm trao đổi thông tin với nhau thì giữa chúng sẽ được thiết lập một kênh (Circuit) cố định và duy trì cho đến khi một trong hai bên ngắt liên lạc. Các dữ liệu chỉ được truyền theo con đường cố định (như hình 1-1). Hình 1-1 Mô hình mạng chuyển mạch kênh. Mạng chuyển mạch kênh có tốc độ truyền cao và an toàn nhưng hiệu suất sử dụng đường truyền thấp vì có lúc kênh bị bỏ không do cả hai bên đều hết thông tin cần truyền trong khi các trạm khác không được phép sử dụng kênh truyền này và phải tốn thời gian thiết lập con đường (kênh) cố định giữa hai trạm.

Ví dụ điển hình là mạng điện thoại.2 Mạng chuyển mạch bản tin (Message Switched network) Thông tin cần chuyển được cấu trúc theo một dạng đặc biệt gọi là bản tin. Trên bản tin có ghi địa chỉ nơi nhận, các nút mạng căn cứ vào địa chỉ nơi nhận chuyển bản tin tới đích. Tùy thuộc vào điều kiện về mạng. các thông tin khác nhau có thể gửi đi theo các con đường khác nhau.3 Mạng chuyển mạch gói Mỗi thông báo được chia thành nhiều phần nhỏ hơn gọi là các gói tin (Packet) có khuôn dạng quy định trước.

Mỗi gói tin cũng chứa các thông tin điều khiển, trong đó có địa chỉ nguồn (người gửi) và đích (người nhận) của. trợ ôn Nguyễn Việt com _ CT1802. Triển khai giải pháp giả lập thiết bị mạng với Unetlab-EVE Đồ án tốt nghiệp gói tin. Các gói tin về một thông báo nào đó có thể được gửi đi qua mạng để đến đích bằng nhiều con đường khác nhau.

Căn cứ vào số thứ tự các gói tin được tái tạo thành thông tin ban đầu. Chuyển mạch bản tin và chuyển mạch gói là gần giống nhau. Điểm khác biệt là các gói tin được giới hạn kích thước tối đa sao cho các nút mạng có thể xử lý toàn bộ thông tin trong bộ nhớ mà không cần phải lưu trữ tạm trên đĩa. Nên mạng chuyển mạch gói truyền các gói tin qua mạng nhanh hơn và hiệu quả hơn mạng chuyển mạch bản tin.3 Phân loại theo Topology Topology của mạng là cấu trúc hình học không gian mà thực chất là cách bố trí phần tử của mạng cũng như cách nối giữa chúng với nhau.

Thông thường mạng có 3 dạng cấu trúc: Mạng hình sao (Star topology), Mạng dạng vòng (Ring topology) và mạng dạng tuyến (Linear Bus Topology). Ngoài ra còn có mạng dạng cây, mạng dạng hình sao-vòng, mạng hình hỗn hợp.1 Mạng hình sao (Star topology) Mạng hình sao bao gồm một bộ kết nối trung tâm và các nút, các nút này là các trạm đầu cuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng (như hình 1-2). Bộ kết nối trung tâm của các mạng điều phối mọi hoạt động trong mạng. Hình 1-2 Mạng hình sao.

trợ ôn Nguyễn Việt com _ CT1802. Triển khai giải pháp giả lập thiết bị mạng với Unetlab-EVE Đồ án tốt nghiệp Mạng dạng sao cho phép nối các máy tính vào một bộ tập trung bằng cáp, giải pháp này cho phép nối trực tiếp máy tính với bộ tập trung không cần qua trục bus nên tránh được các yếu tố gây ngưng trệ mạng. Mô hình kết nối dạng sao này đã trở nên cực phổ biến. Với việc sử dụng các bộ tập trung hoặc chuyển mạch, cấu trúc sao có thể được mở rộng bằng cách tổ chức nhiều mức phân cấp, do đó dễ dàng trong việc quản lý và vận hành.2 Mạng dạng vòng (Ring topology) Mạng này bố trí theo dạng xoay vòng dây cáp được thiết kế làm thành một vòng tròn khép kín, tín hiệu chạy theo một vòng nào đó (nhu hình 1-3).

Các nút truyền tín hiệu cho nhau mỗi thời điểm chỉ được một nút mà thôi. Dữ liệu truyền đi phải có kèm theo địa chỉ cụ thể của mỗi trạm tiếp nhận. Hình 1-3 Mạng dạng vòng.3 Mạng dạng Bus (Bus topology) Thực hiện theo cách bố trí ngang hàng, các máy tính và các thiết bị khác. Các nút đều được nối về với nhau trên một trục dây cáp để truyền tín hiệu (như hình 1-4).

Tất cả các nút đều sử dụng chung đường dây cáp chính này. Ở hai đầu dây được bịt bởi một thiết bị gọi là Terminator. Các tín hiệu và dữ liệu khi truyền đều mang theo địa chỉ nơi đến. trợ ôn Nguyễn Việt com _ CT1802.

Triển khai giải pháp giả lập thiết bị mạng với Unetlab-EVE Đồ án tốt nghiệp Hình 1-4 Mạng dạng bus.4 Phân loại theo chức năng 1.1 Mạng theo mô hình Client Server Một hay nhiều máy tính được thiết lập để cung cấp các dịch vụ như file server, mail server, web server,… Các máy tính được thiết lập để cung cấp các dịch vụ được gọi là Server, còn các máy tính truy cập và sử dụng dịch vụ được gọi là Client.