GIÁO TRÌNH MẠNG MÁY TÍNH (MÃ MÔN HỌC: MH 13)

Tài liệu giảng dạy lưu hành nội bộ – Trường Cao đẳng Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh (Xuất bản: Tháng 07/2021)


Tổng quan về giáo trình (250-300 từ)

Giáo trình Mạng máy tính (Mã môn học: MH 13) được biên soạn làm tài liệu giảng dạy lưu hành nội bộ tại Trường Cao đẳng Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh (thuộc Tập đoàn Dệt May Việt Nam), xuất bản vào tháng 07 năm 2021. Trong chương trình đào tạo trình độ cao đẳng kỹ thuật, đây là môn học cơ sở ngành bắt buộc, được bố trí giảng dạy sau khi sinh viên đã hoàn thành khối kiến thức các môn học chung.

Thời lượng toàn bộ môn học gồm 45 giờ định mức, được cơ cấu thành 15 giờ lý thuyết, 27 giờ thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập và 3 giờ kiểm tra đánh giá định kỳ.

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định rõ trên ba phương diện:

  • Về kiến thức: Sinh viên trình bày được tổng quan lịch sử và sự phát triển của công nghệ mạng; nêu rõ các thành phần cơ bản và mô hình mạng; giải thích nguyên lý hoạt động của các giao thức truyền thông; phân tích chi tiết tiến trình truyền và đóng gói dữ liệu trong mô hình tham chiếu OSI và bộ giao thức TCP/IP.
  • Về kỹ năng: Sinh viên có khả năng thiết kế mô hình kết nối mạng cục bộ (LAN); thực hiện bấm cáp mạng theo đúng chuẩn kỹ thuật; cài đặt, cấu hình giao thức TCP/IP, địa chỉ IPv4; kiểm tra, chẩn đoán và khắc phục các sự cố kết nối cơ bản; triển khai cài đặt hệ điều hành mạng và quản trị người dùng.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính kỷ luật, tác phong cẩn thận, thao tác kỹ thuật chính xác và bảo đảm an toàn dữ liệu hệ thống.

Về cấu trúc và cách tiếp cận, giáo trình xây dựng theo mô hình phân tầng kỹ thuật từ phần cứng vật lý (cáp truyền, thiết bị mạng), các quy tắc kết nối tầng liên kết/mạng (tô pô, OSI, TCP/IP) đến tầng ứng dụng và dịch vụ quản trị hệ điều hành mạng (Windows Server, Active Directory).


Nội dung kiến thức cốt lõi (500-600 từ)

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình gồm 6 chương chuyên đề được sắp xếp theo trình tự phát triển logic từ khái niệm cơ sở đến triển khai quản trị hệ thống:

  • Chương I: Tổng quan về công nghệ mạng máy tính: Trình bày lịch sử phát triển từ máy tính lớn mainframe thập niên 1950, mạch tích hợp IC, minicomputer đến mạng máy tính cá nhân và mạng diện rộng WAN của Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ (tiền thân của Internet). Định nghĩa mạng máy tính, mục đích chia sẻ tài nguyên, đặc trưng cơ bản và phân loại mạng: theo phạm vi địa lý (LAN từ vài mét đến 1 km; MAN phạm vi đô thị; WAN, GAN trên quy mô quốc gia, lục địa); theo cấu trúc mạng (điểm - điểm, khuếch tán); theo phương pháp chuyển mạch (chuyển mạch kênh - Line switching, chuyển mạch thông điệp - Message switching, chuyển mạch gói - Packet switching, và mạng tích hợp ISDN).
  • Chương II: Mô hình OSI (Open System Interconnection): Khảo sát mô hình tham chiếu 7 tầng của ISO (Physical, Data link, Network, Transport, Session, Presentation, Application). Phân tích chi tiết quá trình đóng gói dữ liệu (encapsulation) tại máy gửi qua các đơn vị dữ liệu (PDU): Data $\rightarrow$ Segment $\rightarrow$ Packet $\rightarrow$ Frame $\rightarrow$ Bit; tiến trình truyền nhận và xử lý gỡ bỏ header/trailer tại 7 tầng của máy nhận; phân chia tầng Data link thành hai tầng con LLC (Logical Link Control) và MAC (Media Access Control) cùng cơ chế gán địa chỉ vật lý MAC 48-bit.
  • Chương III: Tô pô mạng: Phân tích kiến trúc vật lý và logic của các dạng hình trạng mạng cục bộ: Bus (dùng terminator 50 ohm chống dội tín hiệu), Star (quản lý tập trung qua Hub/Switch), Ring (dùng kỹ thuật chuyển thẻ bài Token passing), Mesh, Cellular và các mô hình kết hợp (Star Bus, Star Ring). Trình bày ba phương pháp truy cập đường truyền vật lý: Đa truy cập cảm nhận sóng mang có phát hiện xung đột (CSMA/CD) theo chuẩn Ethernet IEEE 802.3, Token Bus và Token Ring (chuẩn IEEE 802.5 với tốc độ 4 Mbps hoặc 16 Mbps).
  • Chương IV: Cáp mạng và vật tải truyền: Phân loại phương tiện truyền dẫn hữu tuyến và vô tuyến; các đặc tính kỹ thuật: băng thông (Bps, KBps, MBps, GBps, TBps), thông lượng (Throughput), băng tầng cơ sở (Baseband), băng tầng mở rộng (Broadband), độ suy giảm tín hiệu (Attenuation), nhiễu điện từ (EMI), nhiễu xuyên kênh (Crosstalk); các kiểu truyền dẫn Simplex, Half-Duplex, Full-Duplex. Khảo sát chi tiết cáp đồng trục (Thinnet RG-58, Thicknet RG-8), cáp xoắn đôi (UTP Cat 1–5, STP, ScTP-FTP), cáp quang (đơn mốt lõi 8.3 $\mu\text{m}$, đa mốt lõi 50 $\mu\text{m}$, 62.5 $\mu\text{m}$, 100 $\mu\text{m}$); quy chuẩn bấm cáp thẳng, cáp chéo, cáp console theo hai sơ đồ chuẩn ANSI/TIA/EIA: T568-A và T568-B. Phân loại thiết bị mạng: Card mạng NIC (địa chỉ MAC, ví dụ card RE100TX, FL1000T, card không dây WL11A), Modem/RAS, Repeater, Hub (Passive, Active, Intelligent), Bridge, Switch (chế độ Store and Forward, Cut Through, Fragment Free; kỹ thuật Trunking, VLAN, giao thức Spanning Tree, minh họa Switch Compex SRX2216), Router (bảng định tuyến Routing table, NAT, Access-list, Default Gateway); các chuẩn mạng 10Base2, 10Base5, 10BaseT tuân thủ quy tắc kết nối 5-4-3.
  • Chương V: Giao thức TCP/IP: Trình bày kiến trúc 4 tầng (Application, Transport, Internet, Network Access). Phân tích giao thức hướng kết nối TCP với cơ chế bắt tay ba bước (Three-way handshake), điều khiển luồng và cấu trúc gói tin (Source Port, Destination Port, Sequence number, ACK number, Checksum); giao thức không kết nối UDP. Phân tích cấu trúc gói tin IP (Vers, Hlen, Service type, Total length, TTL, Protocol, CRC, IP option); phân lớp địa chỉ IPv4 (lớp A, B, C cho host; lớp D cho multicast; lớp E phục vụ nghiên cứu), định nghĩa Network ID, Host ID, địa chỉ Broadcast; cơ chế sử dụng Subnet Mask kết hợp phép toán logic AND/OR để phân giải địa chỉ mạng; giới thiệu không gian địa chỉ IPv6 128 bit; phân tích chức năng các giao thức bổ trợ ICMP, ARP, RARP.
  • Chương VI: Hệ điều hành mạng: Giới thiệu và hướng dẫn quy trình cài đặt hệ điều hành Windows Server (phiên bản Windows 2000 Server, Windows Server 2003, Windows Server 2008). Trình bày nguyên lý quản lý tài khoản người dùng theo hai mô hình: Workgroup (mạng ngang hàng cục bộ) và Domain (quản trị tập trung); phân tích kiến trúc và cơ chế vận hành của dịch vụ thư mục Active Directory nhằm bảo vệ và quản trị tài nguyên mạng.
flowchart TD
    C1["Chương I: Tổng quan công nghệ mạng<br>(Lịch sử, Phân loại LAN/MAN/WAN, Chuyển mạch)"] --> C2["Chương II: Mô hình OSI<br>(Mô hình 7 tầng ISO, Đóng gói dữ liệu, LLC & MAC)"]
    C2 --> C3["Chương III: Tô pô mạng & Truy cập đường truyền<br>(Bus, Star, Ring, CSMA/CD, Token Ring)"]
    C3 --> C4["Chương IV: Phương tiện truyền dẫn & Thiết bị kết nối<br>(Cáp UTP/STP/Quang, Chuẩn T568-A/B, Switch, Router)"]
    C4 --> C5["Chương V: Bộ giao thức TCP/IP & Định địa chỉ<br>(Kiến trúc 4 tầng, Bắt tay 3 bước, Chia IPv4, Subnet Mask)"]
    C5 --> C6["Chương VI: Hệ điều hành mạng & Quản trị hệ thống<br>(Windows Server 2003/2008, Active Directory, Domain)"]

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Lý thuyết phân tầng mạng (Layered Architecture): Khái niệm phân định độc lập chức năng từng tầng trong mô hình tham chiếu OSI 7 tầng và mô hình DoD/TCP/IP 4 tầng, cho phép tiêu chuẩn hóa quá trình truyền dữ liệu giữa các hệ thống không đồng nhất.
  • Nguyên lý chuyển mạch và cơ chế phân vùng mạng: Phân biệt chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói; ranh giới và đặc tính kỹ thuật của Miền xung đột (Collision Domain) do Hub/Repeater tạo ra so với Miền quảng bá (Broadcast Domain) do Switch/Router phân tách.
  • Cơ chế định danh và toán học địa chỉ mạng: Nguyên lý ánh xạ giữa địa chỉ vật lý MAC (48-bit phẳng) và địa chỉ logic IP (32-bit phân cấp), vận dụng phép toán đại số Boole (AND/OR) để tách phần định danh mạng (Network ID) và định danh máy chủ (Host ID).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật hạ tầng mạng: Đấu nối đầu mạng RJ45 theo đúng sơ đồ bấm dây chuẩn T568-A và T568-B; thiết lập các liên kết cáp thẳng (PC đến Hub/Switch), cáp chéo (PC đến PC, Switch đến Switch), cáp console cấu hình thiết bị.
  • Kỹ năng tính toán và phân tích gói tin: Phân tích cấu trúc header của gói tin TCP, IP; tính toán phân chia dải địa chỉ mạng con (Subnetting) cho các mạng lớp A, B, C; phân tích hoạt động bắt tay ba bước và bảng định tuyến (Routing table).
  • Kỹ năng cấu hình và quản trị mạng: Thiết lập thông số mạng TCP/IP tĩnh và động trên máy trạm; triển khai cài đặt hệ thống Windows Server 2003/2008; cấu hình và phân quyền đối tượng tài khoản người dùng thông qua dịch vụ Active Directory.

Phương pháp giảng dạy và học tập (300-350 từ)

Giáo trình được thiết kế theo phương pháp sư phạm tích hợp giữa lý thuyết nền tảng và rèn luyện kỹ năng thực hành, phản ánh qua tỷ lệ phân bổ 27 giờ thực hành/thảo luận trên tổng số 45 giờ học của học phần.

pie title Phân bổ thời lượng môn học Mạng máy tính (MH 13)
    "Thực hành, thí nghiệm, thảo luận" : 27
    "Lý thuyết" : 15
    "Kiểm tra đánh giá" : 3
  • Tiếp cận sư phạm: Giảng viên truyền đạt các nguyên lý lý thuyết phân tầng (mô hình OSI, TCP/IP, thuật toán CSMA/CD, cơ chế định tuyến), sau đó chuyển giao trực tiếp sang bài tập mô phỏng và thao tác cấu hình thiết bị phần cứng.
  • Bài tập và thực hành kỹ thuật:
    • Thực hành bấm dây mạng: Sử dụng kìm bấm mạng, cáp xoắn đôi UTP Cat 5 và hạt mạng RJ45 để đấu nối cáp thẳng và cáp chéo theo hai chuẩn T568-A và T568-B; kiểm tra tính liên tục của đường truyền qua thiết bị test cáp.
    • Bài tập tính toán địa chỉ IP: Thực hiện chuyển đổi nhị phân – thập phân, tính toán địa chỉ mạng, địa chỉ broadcast, dải địa chỉ host khả dụng và mặt nạ mạng mặc định cho các lớp địa chỉ IP A (mặt nạ 255.0.0.0), B (255.255.0.0), C (255.255.255.0).
    • Thực hành phân tích thiết bị: Phân tích nguyên lý học địa chỉ MAC của Switch, thiết lập bảng định tuyến tĩnh và kiểm tra lệnh chuyển tiếp qua Default Gateway trên Router.
  • Thực hành quản trị hệ điều hành mạng: Cài đặt hệ điều hành Windows Server 2003/2008 trên máy trạm; khởi tạo môi trường mạng Domain Controller; thực hành tạo nhóm, người dùng (Users & Groups) và phân quyền truy cập tài nguyên trong Active Directory.
  • Phương pháp đánh giá: Kết hợp kiểm tra lý thuyết (đánh giá khả năng hiểu nguyên lý hoạt động của các giao thức TCP, IP, ARP, ICMP) và kiểm tra kỹ năng thao tác trực tiếp (đo lường độ chính xác khi bấm cáp, tốc độ cấu hình mạng LAN và chẩn đoán sự cố đường truyền). Học phần dành riêng 3 giờ cho các kỳ kiểm tra chính quy.
  • Hướng dẫn tự học: Sinh viên nghiên cứu trước tài liệu theo từng chương; tự giải các bài tập chia mạng con IPv4; tự tìm hiểu thông số kỹ thuật của các dòng thiết bị mạng thực tế (card mạng Gigabit FL1000T, switch Compex SRX2216, router có tính năng NAT/Access-list) để đối chiếu với lý thuyết đã học.

Điểm nổi bật và cập nhật (250-300 từ)

Giáo trình thể hiện tính hệ thống thông qua việc chuẩn hóa nội dung theo các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế và tích hợp các công nghệ mạng phổ dụng:

  • Hệ thống hóa theo chuẩn công nghiệp quốc tế: Nội dung giáo trình bám sát các tiêu chuẩn ban hành bởi các tổ chức chuẩn hóa uy tín:
    • Chuẩn mạng cục bộ của IEEE (IEEE 802.3 cho Ethernet, IEEE 802.3u cho Fast Ethernet 100Base-TX, IEEE 802.5 cho Token Ring, IEEE 802.11 cho mạng không dây 2.4 GHz ISM).
    • Chuẩn cáp mạng và đấu nối vật lý của ANSI/TIA/EIA (chuẩn sơ đồ nối dây T568-A và T568-B).
    • Chuẩn mô hình hệ thống mở của ISO (mô hình OSI 7 lớp ban hành năm 1984).
    • Chuẩn giao thức Internet toàn cầu TCP/IP.
  • Tích hợp các thế hệ phần cứng và thiết bị kết nối:
    • Khảo sát các thế hệ card mạng NIC từ chuẩn 10/100 Mbps (card RE100TX hỗ trợ boot ROM PXE/RPL, full-duplex) đến chuẩn Gigabit 1000 Mbps trên cáp UTP Cat 5 (card FL1000T tương thích PCI 32/64 bit) và card mạng không dây chuẩn PCMCIA (WL11A băng thông 11 Mbps).
    • Mô tả các tính năng chuyển mạch chuyên sâu trên Switch như: phương thức chuyển gói (Store and Forward, Cut Through, Fragment Free), tạo mạng cục bộ ảo (VLAN), gộp kênh (Port Trunking), và giải thuật Spanning Tree chống lặp vòng lặp mạng.
  • Liên hệ thực tiễn quản trị hệ điều hành mạng doanh nghiệp:
    • Hướng dẫn trực quan quy trình cài đặt, cấu hình hệ điều hành Windows Server 2003 và Windows Server 2008.
    • Phân tích chi tiết mô hình quản trị tài khoản tập trung Domain và kiến trúc dịch vụ thư mục Active Directory, đáp ứng trực tiếp nhu cầu quản trị mạng tại các doanh nghiệp và cơ quan.

Đối tượng sử dụng giáo trình (200-250 từ)

  • Sinh viên và ngành đào tạo: Giáo trình phục vụ trực tiếp cho sinh viên trình độ Cao đẳng và Đại học chuyên ngành Công nghệ Thông tin, Kỹ thuật Mạng máy tính, Hệ thống Thông tin và Tin học Ứng dụng tại Trường Cao đẳng Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh cũng như các cơ sở đào tạo khối kỹ thuật.
  • Kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các học phần chung thuộc khối kiến thức đại cương, bao gồm Tin học cơ bản, Kiến trúc máy tính và nguyên lý toán logic (nhị phân, thập lục phân, các phép toán đại số Boole).
  • Mục đích sử dụng của giảng viên: Giáo trình đóng vai trò là tài liệu giảng dạy chính thức, làm căn cứ xây dựng đề cương bài giảng chi tiết, ngân hàng câu hỏi kiểm tra, kế hoạch phân bổ 15 giờ lý thuyết, 27 giờ thực hành bài tập và 3 giờ kiểm tra.
  • Mục đích tự học và tra cứu: Tài liệu là nguồn tham khảo nền tảng cho kỹ thuật viên mạng sơ cấp, quản trị viên hệ thống mạng nội bộ nhằm tra cứu nhanh các thông số cáp mạng (RG-58, UTP Cat 5, cáp quang), quy tắc thiết kế mạng 10Base2/10Base5 (quy tắc 5-4-3), cấu trúc gói tin TCP/IP và phương pháp cấu hình mô hình Domain trên Windows Server.

Câu hỏi thường gặp (250-300 từ)

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho sinh viên theo học môn Mạng máy tính (MH 13) thuộc khối ngành Công nghệ Thông tin tại Trường Cao đẳng Công nghệ Tp.HCM, cùng các kỹ thuật viên mạng đang tìm kiếm tài liệu chuẩn hóa về hạ tầng mạng LAN và quản trị Windows Server.

2. Cần kiến thức nền nào để học?

Người học cần hoàn thành khối kiến thức các môn học chung, có hiểu biết về phần cứng máy tính cá nhân, nắm vững biểu diễn số nhị phân/thập phân và các phép toán logic cơ bản (AND, OR) phục vụ tính toán mặt nạ mạng.

3. Điểm khác biệt của giáo trình so với các tài liệu khác là gì?

Tài liệu cân đối chặt chẽ giữa lý thuyết phân tầng (mô tả chi tiết từng byte trong header của TCP/IP, quá trình đóng gói dữ liệu 7 tầng OSI) với các quy chuẩn thao tác thực tế (sơ đồ chân cáp mạng T568-A/B, quy tắc mạng 5-4-3, cài đặt dịch vụ Active Directory trên Windows Server 2003/2008).

4. Làm sao để tự học hiệu quả với giáo trình này?

Người học nên kết hợp đọc lý thuyết từng chương với việc giải các bài tập chia địa chỉ mạng con IPv4, đối chiếu các sơ đồ tô pô với môi trường mạng thực tế, và sử dụng các phần mềm máy ảo để thực hành cài đặt Windows Server cùng dịch vụ Active Directory.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo giáo trình?

Học phần được tích hợp 27 giờ thực hành với các bài tập phân tích gói tin, bài tập nhị phân địa chỉ IP, tài liệu hướng dẫn bấm cáp RJ45 và các bài thí nghiệm cấu hình hệ thống mạng Workgroup/Domain.


Kết luận (150 từ)

Giáo trình Mạng máy tính (Mã môn học: MH 13) do Trường Cao đẳng Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh lưu hành cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện về công nghệ mạng, phương tiện truyền dẫn, mô hình tham chiếu OSI, bộ giao thức TCP/IP và kỹ năng quản trị hệ điều hành mạng máy tính.

Lộ trình học tập được thiết kế khoa học qua 6 chương: bắt đầu từ lịch sử và phân loại mạng (Chương I), mô hình phân tầng OSI (Chương II), tô pô và phương pháp truy cập đường truyền (Chương III), phương tiện cáp và thiết bị mạng (Chương IV), chuyên sâu giao thức TCP/IP và định địa chỉ IPv4 (Chương V), đến hoàn thiện kỹ năng quản trị hệ điều hành mạng Windows Server và Active Directory (Chương VI).

Để mở rộng kiến thức, người học nên kết hợp tham khảo các tiêu chuẩn kỹ thuật gốc từ IEEE (802.3, 802.11), các tài liệu RFC giao thức Internet của IETF và tài liệu hướng dẫn quản trị hệ thống chính thức từ Microsoft.