Giáo trình Thiết Kế Mạng LAN Nghề Kỹ Thuật Sửa Chữa Lắp Ráp Máy Tính Cao Đẳng (Phần 1) - Đặng ...

• Tác giả: Đặng Minh Ngọc
• Trường học: Trường Cao Đẳng Nghề Việt Nam - Hàn Quốc
• Chuyên ngành: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính
• Đề tài: Thiết Kế Mạng Lan
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI GIỚI THIỆU
• 1. Bài 1 Tổng quan về thiết kế mạng
• 1.1. Tiến trình xây dựng mạng
• 2. Bài 2 Mạng Lan và thiết bị mạng Lan
• 2.1. Các chuẩn mạng cục bộ
• 2.2. Cơ sở về bộ chuyển mạch
• 2.3. Cơ sở về bộ định tuyến
• 3. Bài 3 Thiết kế mạng Lan
• 3.1. Các yêu cầu thiết kế
• 3.2. Qui trình thiết kế mạng
• 3.3. Hồ sơ thiết kế mạng
• 4. Bài 4 Thi công công trình mạng
• 4.1. Đọc bản vẽ
• 4.2. Các kỹ thuật thi công công trình mạng
• 4.3. Giám sát thi công mạng
• 5. Bài 5 Cài đặt hệ thống mạng
• 5.1. Cài đặt hệ điều hành mạng
• 5.2. Cài đặt giao thức mạng
• 5.3. Cài đặt các dịch vụ mạng
• 5.4. Cấu hình bảo mật
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Giáo Trình Thiết Kế Mạng LAN Cao Đẳng P1

Chào mừng đến với phần 1 của giáo trình thiết kế mạng LAN cao đẳng. Giáo trình này cung cấp kiến thức nền tảng và kỹ năng thực hành để thiết kế mạng cục bộ hiệu quả. Mục tiêu của giáo trình là trang bị cho sinh viên cao đẳng nghề những kiến thức về mạng máy tính, cách xây dựng mạng quy mô nhỏ và lớn trong doanh nghiệp, các kiến thức này học viên có thể áp dụng trực tiếp vào lĩnh vực kinh doanh cũng nhƣ đời sống. Giáo trình này cũng có thể làm tài liệu tham khảo cho các cán bộ kỹ thuật, các học viên của các nghề khác quan tâm đến lĩnh vực này. Theo Đặng Minh Ngọc, chủ biên giáo trình, 'Mạng LAN được sử dụng rộng rãi và phổ biến, các sở, ban ngành, cơ quan, xí nghiệp đều lắp đặt hệ thống quản trị mạng'. Giáo trình này sẽ đi sâu vào các khái niệm cơ bản, kiến trúc mạng, giao thức, và các thiết bị mạng, giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan và vững chắc về thiết kế mạng LAN.

1.1. Lịch Sử và Ý Nghĩa của Mạng Máy Tính

Mạng máy tính ra đời từ giữa những năm 1960 với các thiết bị truy cập từ xa tới các máy tính. Đến năm 1977, công ty Datapoint Corporation đã tung ra thị trường hệ điều hành mạng của mình là “Attache Resource Computer Network” (Arcnet) cho phép liên kết các máy tính và các thiết bị đầu cuối lại bằng dây cáp mạng, và đó đánh dấu sự ra đời đầu tiên của mạng máy tính. Mục đích nối mạng là để chia sẻ và dùng chung dữ liệu, tăng độ tin cậy của hệ thống, trao đổi thông điệp, hình ảnh, sử dụng chung các công cụ tiện ích, dùng chung các thiết bị ngoại vi, giảm thiểu chi phí và thời gian đi lại.

1.2. Các Loại Mạng LAN Phổ Biến Hiện Nay

Hiện nay có nhiều loại mạng LAN khác nhau, phân loại dựa trên phạm vi địa lý, kiến trúc và giao thức. Các loại mạng LAN phổ biến bao gồm Ethernet, Token Ring, và FDDI. Theo giáo trình, mạng LAN tạo điều kiện cho công việc kinh doanh, trong đó dùng kỹ thuật máy tính để chia sẻ tập tin và máy in cục bộ một cách hiệu quả và mở ra khả năng truyền thông nội bộ. Mạng diện rộng WAN liên nối các LAN, từ các LAN cung cấp truy xuất đến các máy tính hay các file server tại các vị trí khác. Bởi các WAN kết nối các mạng user qua một phạm vi địa lý rộng lớn, nên chúng mở ra khả năng cung ứng hoạt động thông tin cự ly xa cho doanh nghiệp.

1.3. Mục Tiêu Của Giáo Trình Thiết Kế Mạng LAN Cao Đẳng

Mục tiêu chính của giáo trình là trang bị cho sinh viên kiến thức về thiết kế mạng LAN, từ cơ bản đến nâng cao. Giáo trình cũng hướng dẫn sinh viên cách xây dựng mạng quy mô nhỏ và lớn trong doanh nghiệp, giúp sinh viên có thể áp dụng kiến thức vào thực tế. Cụ thể, sinh viên cần nắm vững cấu trúc mạng, các giao thức mạng, các thiết bị mạng, và các vấn đề về an ninh mạng. Ngoài ra, giáo trình còn hướng dẫn sinh viên cách lập hồ sơ thiết kế mạng và thi công công trình mạng. Giáo trình này có thể làm tài liệu tham khảo cho các cán bộ kỹ thuật, các học viên của các nghề khác quan tâm đến lĩnh vực này.

II. Cách Mô Hình OSI Chuẩn Hóa Thiết Kế Mạng LAN Hiệu Quả

Mô hình OSI (Open Systems Interconnection) là một cơ sở dành cho việc chuẩn hoá các hệ thống truyền thông, nó được nghiên cứu và xây dựng bởi ISO. Mô hình OSI tách các mặt khác nhau của một mạng máy tính thành bảy tầng theo mô hình phân tầng. Việc tuân thủ mô hình OSI giúp các thiết bị mạng khác nhau từ các nhà sản xuất khác nhau có thể giao tiếp với nhau một cách hiệu quả. Mô hình OSI là một khung mà các tiêu chuẩn lập mạng khác nhau có thể khớp vào. Theo mô hình OSI chương trình truyền thông đƣợc chia ra thành 7 tầng với những chức năng phân biệt cho từng tầng. Hai tầng đồng mức khi liên kết với nhau phải sử dụng một giao thức chung.

2.1. Chi Tiết 7 Tầng Trong Mô Hình OSI

Mô hình OSI bao gồm 7 tầng: 1. Vật lý, 2. Liên kết dữ liệu, 3. Mạng, 4. Vận chuyển, 5. Giao dịch, 6. Trình bày, 7. Ứng dụng. Mỗi tầng có chức năng riêng biệt. Tầng ứng dụng quy định giao diện giữa ngƣời sử dụng và môi trƣờng OSI, nó cung cấp các phƣơng tiện cho ngƣời sử dụng truy cập vả sử dụng các dịch vụ của mô hình OSI. Tầng trình bày chuyển đổi các thông tin từ cú pháp ngƣời sử dụng sang cú pháp để truyền dữ liệu, ngoài ra nó có thể nén dữ liệu truyền và mã hóa chúng trƣớc khi truyền để bảo mật. Tầng giao dịch quy định một giao diện ứng dụng cho tầng vận chuyển sử dụng.

2.2. Giao Thức Truyền Thông Trong Mô Hình OSI

Trong mô hình OSI có hai loại giao thức chính đƣợc áp dụng: giao thức có liên kết (connection - oriented) và giao thức không liên kết (connectionless). Giao thức có liên kết, trƣớc khi truyền dữ liệu hai tầng đồng mức cần thiết lập một liên kết logic và các gói tin đƣợc trao đổi thông qua liên kết náy, việc có liên kết logic sẽ nâng cao độ an toàn trong truyền dữ liệu. Giao thức không liên kết, trƣớc khi truyền dữ liệu không thiết lập liên kết logic và mỗi gói tin đƣợc truyền độc lập với các gói tin trƣớc hoặc sau nó.

2.3. Ứng Dụng Mô Hình OSI Trong Thiết Kế Mạng Cục Bộ

Mô hình OSI là nền tảng để thiết kế mạng cục bộ hiệu quả. Bằng cách tuân thủ mô hình OSI, các kỹ sư mạng có thể dễ dàng xác định vị trí sự cố và khắc phục một cách nhanh chóng. Các giao thức mạng như TCP/IP và Ethernet đều tuân thủ mô hình OSI. Mô hình OSI giúp người dùng hiểu cách các thiết bị mạng hoạt động và giao tiếp với nhau.

III. Hướng Dẫn Chọn Thiết Bị Mạng LAN Cho Thiết Kế Mạng

Việc lựa chọn thiết bị mạng phù hợp là một yếu tố quan trọng trong thiết kế mạng LAN. Các thiết bị mạng phổ biến bao gồm: Card mạng, Repeater, Bridge, Router, Gateway, Hub, Switch. Việc hiểu rõ chức năng của từng thiết bị là điều cần thiết để thiết kế mạng hiệu quả. Mỗi thiết bị mạng hoạt động ở một tầng nhất định trong mô hình OSI.

3.1. Card Mạng NIC Giao Tiếp Vật Lý Trong Mạng LAN

Card mạng - NIC là một thiết bị được cắm vào trong máy tính để cung cấp cổng kết nối vào mạng. Card mạng được coi là thiết bị hoạt động ở lớp 2 của mô hình OSI. Mỗi card mạng có chứa một địa chỉ duy nhất là địa chỉ MAC- Media Access Control. Card mạng điều khiển việc kết nối của máy tính vào các phƣơng tiện truyền dẫn trên mạng. Card thực hiện các chức năng quan trọng: Điều khiển liên kết luận lý: liên lạc với các lớp trên trong máy tính. Danh định: cung cấp một danh định là địa chỉ của MAC. Đóng Frame: định dạng, đóng gói các bit để truyền tải. Điều khiển truy xuất môi trƣờng: cung cấp truy xuất có tổ chức để chia sẻ môi trƣờng. Báo hiệu: tạo các tín hiệu và giao tiếp với môi trƣờng bằng cách dùng các bộ thu phát tích hợp sẵn.

3.2. Repeater Bộ Tiếp Sức Khuếch Đại Tín Hiệu Mạng LAN

Repeater là loại thiết bị phần cứng đơn giản nhất trong các thiết bị liên kết mạng, nó được hoạt động trong tầng vật lý của mô hình hệ thống mở OSI. Repeater dùng để nối 2 mạng giống nhau hoặc các phần một mạng cùng có một nghi thức và một cấu hình. Khi Repeater nhận được một tín hiệu từ một phía của mạng thì nó sẽ phát tiếp vào phía kia của mạng. Repeater không có xử lý tín hiệu mà nó chỉ loại bỏ các tín hiệu méo, nhiễu, khuếch đại tín hiệu đã bị suy hao (vì đã được phát với khoảng cách xa) và khôi phục lại tín hiệu ban đầu. Việc sử dụng Repeater đã làm tăng thêm chiều dài của mạng.

3.3. Bridge Cầu Nối Lọc và Chuyển Tiếp Dữ Liệu Mạng

Bridge là một thiết bị có xử lý dùng để nối hai mạng giống nhau hoặc khác nhau, nó có thể được dùng với các mạng có các giao thức khác nhau. Cầu nối hoạt động trên tầng liên kết dữ liệu nên không nhƣ bộ tiếp sức phải phát lại tất cả những gì nó nhận được thì cầu nối đọc được các gói tin của tầng liên kết dữ liệu trong mô hình OSI và xử lý chúng trước khi quyết định có chuyển đi hay không. Khi nhận được các gói tin Bridge chọn lọc và chỉ chuyển những gói tin mà nó thấy cần thiết. Điều này làm cho Bridge trở nên có ích khi nối một vài mạng với nhau và cho phép nó hoạt động một cách mềm dẻo.

IV. Router Bộ Định Tuyến Dẫn Đường Tối Ưu Trong Mạng LAN

Router là một thiết bị hoạt động trên tầng mạng, nó có thể tìm đƣợng đi tốt nhất cho các gói tin qua nhiều kết nối để đi từ trạm gửi thuộc mạng đầu đến trạm nhận thuộc mạng cuối. Router có thể được sử dụng trong việc nối nhiều mạng với nhau và cho phép các gói tin có thể đi theo nhiều đƣờng khác nhau để tới đích. Khác với Bridge hoạt động trên tầng liên kết dữ liệu nên Bridge phải xử lý mọi gói tin trên đƣờng truyền thì Router có địa chỉ riêng biệt và nó chỉ tiếp nhận và xử lý các gói tin gửi đến nó mà thôi.

4.1. Phân Loại Router Theo Giao Thức Truyền Thông

Ngƣời ta phân chia Router thành hai loại là Router có phụ thuộc giao thức (The protocol dependent routers) và Router không phụ thuộc vào giao thức (The protocol independent router) dựa vào phƣơng thức xử lý các gói tin khi qua Router. Router có phụ thuộc giao thức, chỉ thực hiện việc tìm đƣờng và truyền gói tin từ mạng này sang mạng khác chứ không chuyển đổi phƣơng cách đóng gói của gói tin cho nên cả hai mạng phải dùng chung một giao thức truyền thông. Router không phụ thuộc vào giao thức có thể liên kết các mạng dùng giao thức truyền thông khác nhau và có thể chuyển đổi gói tin của giao thức này sang gói tin của giao thức kia, Router cũng chấp nhận kích thƣớc các gói tin khác nhau (Router có thể chia nhỏ một gói tin lớn thành nhiều gói tin nhỏ trƣớc truyền trên mạng).

4.2. Gateway Cổng Nối Kết Nối Mạng Không Thuần Nhất

Gateway dùng để kết nối các mạng không thuần nhất chẳng hạn nhƣ các mạng cục bộ và các mạng máy tính lớn (Mainframe), do các mạng hoàn toàn không thuần nhất nên việc chuyển đổi thực hiện trên cả 7 tầng của hệ thống mở OSI. Thƣờng được sử dụng nối các mạng LAN vào máy tính lớn. Gateway có các giao thức xác định trƣớc thƣờng là nhiều giao thức, một Gateway đa giao thức thƣờng được chế tạo nhƣ các Card có chứa các bộ xử lý riêng và cài đặt trên các máy tính hoặc thiết bị chuyên biệt. Hoạt động của Gateway thông thƣờng phức tạp hơn là Router nên thông suất của nó thƣờng chậm hơn và thƣờng không dùng nối mạng LAN - LAN.

4.3. Hub Bộ Tập Trung Kết Nối Hình Sao Trong Mạng

Hub thƣờng được dùng để nối mạng, thông qua những đầu cắm của nó ngƣời ta liên kết với các máy tính dƣới dạng hình sao. Ngƣời ta phân biệt các Hub thành 3 loại nhƣ sau sau : + Hub bị động (Passive Hub), Hub bị động không chứa các linh kiện điện tử và cũng không xử lý các tín hiệu dữ liệu, nó có chức năng duy nhất là tổ hợp các tín hiệu từ một số đoạn cáp mạng. Khoảng cách giữa một máy tính và Hub không thể lớn hơn một nửa khoảng cách tối đa cho phép giữa 2 máy tính trên mạng (ví dụ khoảng cách tối đa cho phép giữa 2 máy tính của mạng là 200m thì khoảng cách tối đa giữa một máy tính và hub là 100m). + Hub chủ động (Active Hub), Hub chủ động có các linh kiện điện tử có thể khuyếch đại và xử lý các tín hiệu điện tử truyền giữa các thiết bị của mạng. + Hub thông minh (Intelligent Hub), cũng là Hub chủ động nhƣng có thêm các chức năng mới so với loại trƣớc, nó có thể có bộ vi xử lý của mình và bộ nhớ mà qua đó nó không chỉ cho phép điều khiển hoạt động thông qua các chƣơng trình quản trị mạng mà nó có thể hoạt động nhƣ bộ tìm đƣờng hay một cầu nối.

V. Phương Pháp Thiết Kế Mạng LAN Cao Đẳng Thực Tế Phần 1

Tiến trình xây dựng mạng cũng trải qua các giai đoạn nhƣ việc xây dựng và phát triển một phần mềm. Nó cũng gồm các giai đoạn nhƣ: Thu thập yêu cầu của khách hàng (công ty, xí nghiệp có yêu cầu xây dựng mạng), Phân tích yêu cầu, Thiết kế giải pháp mạng, Cài đặt mạng, Kiểm thử và cuối cùng là Bảo trì mạng.

5.1. Thu Thập Yêu Cầu Từ Khách Hàng

Mục đích của giai đoạn này là nhằm xác định mong muốn của khách hàng trên mạng mà chúng ta sắp xây dựng. Những câu hỏi cần được trả lời trong giai đoạn này là: Chúng ta thiết lập mạng để làm gì? sử dụng nó cho mục đích gì? Các máy tính nào sẽ được nối mạng? Những ngƣời nào sẽ được sử dụng mạng, mức độ khai thác sử dụng mạng của từng ngƣời / nhóm ngƣời ra sao? Trong vòng 3- 5 năm tới chúng ta có nối thêm máy tính vào mạng không, nếu có ở đâu, số lƣợng bao nhiêu?

5.2. Phân Tích Yêu Cầu Và Xây Dựng Đặc Tả

Khi đã có được yêu cầu của khách hàng, bước kế tiếp là ta đi phân tích yêu cầu để xây dựng bảng “Đặc tả yêu cầu hệ thống mạng”, trong đó xác định rõ những vấn đề sau: Những dịch vụ mạng nào cần phải có trên mạng ? (Dịch vụ chia sẻ tập tin, chia sẻ máy in, Dịch vụ web, Dịch vụ thƣ điện tử, Truy cập Internet hay không?) Mô hình mạng là gì? (Workgoup hay Client / Server? .) Mức độ yêu cầu an toàn mạng. Ràng buộc về băng thông tối thiểu trên mạng.

5.3. Thiết Kế Giải Pháp Mạng Logic và Vật Lý

Việc chọn lựa giải pháp cho một hệ thống mạng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, có thể liệt kê nhƣ sau: Kinh phí dành cho hệ thống mạng. Công nghệ phổ biến trên thị trƣờng. Thói quen về công nghệ của khách hàng. Yêu cầu về tính ổn định và băng thông của hệ thống mạng. Tùy thuộc vào mỗi khách hàng cụ thể mà thứ tự ƣu tiên, sự chi phối của các yếu tố sẽ khác nhau dẫn đến giải pháp thiết kế sẽ khác nhau. Tuy nhiên các công việc mà giai đoạn thiết kế phải làm thì giống nhau. Thiết kế sơ đồ mạng ở mức luận lý, thiết kế sơ đồ mạng ở mức vật lý, xây dựng chiến lược khai thác và quản lý tài nguyên mạng.