MỞ ĐẦU TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ MẠNG Mã bài: MĐ24-01 Giới thiệu Bài này nhằm giới thiệu cho ngƣời học những vấn đề sau : - Nhắc lại mô hình OSI - Các thiết bị mạng tƣơng ứng với mỗi tầng OSI - Các bƣớc cần phải thực hiện để xây dựng một mạng máy tính và các vấn đề liên quan Mục tiêu: - Trình bày đƣợc quy trình thiết kế một hệ thống mạng - Trình bày đƣợc chức năng hoạt động của các lớp trong mô hình OSI - Xây dựng đƣợc các bƣớc của một hệ thống mạng - Tuân thủ, đảm bảo an toàn cho ngƣời và thiết bị - Có tinh thần trách nhiệm cao trong học tập và làm việc - Tiết kiệm vật tƣ Nội dung chính 1. Giới thiệu Mục tiêu: - Trình bày được lịch sử phát triển của mạng máy tính - Biết được lợi ích của việc kết nối mạng máy tính - Phân loại được các loại mạng máy tính - Nêu được một số mô hình chuẩn hóa 1. Giới thiệu về mạng máy tính Vào giữa những năm 50, những hệ thống máy tính đầu tiên ra đời sử dụng các bóng đèn điện tử nên kích thƣớc rất cồng kềnh và tiêu tốn nhiều năng lƣợng. Việc nhập dữ liệu vào máy tính đƣợc thực hiện thông qua các bìa đục lỗ và kết quả đƣợc đƣa ra máy in, điều này làm mất rất nhiều thời gian và bất tiện cho ngƣời sử dụng.
Đến giữa những năm 60, cùng với sự phát triển của các ứng dụng trên máy tính và nhu cầu trao đổi thông tin với nhau, một số nhà sản xuất máy tính đã nghiên cứa chế tạo thành công các thiết bị truy cập từ xa tới các máy tính của họ, và đây chính là những dạng sơ khai của hệ thống mạng máy tính. Đến đầu những năm 70, hệ thống thiết bị đầu cuối 3270 của IBM ra đời cho phép mở rộng khả năng tính toán của các trung tâm máy tính đến các vùng ở xa. Đến giữa hững năm 70, IBM đã giới thiệu một loạt các thiết bị đầu cuối đƣợc thiết kế chế tạo cho lĩnh vực ngân hàng, thƣơng mại. Thông qua dây cáp mạng các thiết bị đầu cuối có thể truy cập cùng một lúc đến một máy tính dùng chung.
Đến năm 1977, công ty Datapoint Corporation đã tung ra thị trƣờng 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. Trang: 10 Nói một cách cơ bản, mạng máy tính là hai hay nhiều máy tính đƣợc kết nối với nhau theo một cách nào đó sao cho chúng có thể trao đổi thông tin qua lại với nhau.1: Mô hình mạng cơ bản Mạng máy tính ra đời xuất phát từ nhu cầu muốn chia sẻ và dùng chung dữ liệu. Không có hệ thống mạng thì dữ liệu trên các máy tính độc lập muốn chia sẻ với nhau phải thông qua việc in ấn hay sao chép qua đĩa mềm, CD ROM, … điều này gây rất nhiều bất tiện cho ngƣời dùng. Các máy tính đƣợc kết nối thành mạng cho phép các khả năng: • Sử dụng chung các công cụ tiện ích • Chia sẻ kho dữ liệu dùng chung • Tăng độ tin cậy của hệ thống • Trao đổi thông điệp, hình ảnh, • Dùng chung các thiết bị ngoại vi (máy in, máy vẽ, Fax, modem …) • Giảm thiểu chi phí và thời gian đi lại.
Mục đích nối mạng Ngày nay với một lƣợng lớn về thông tin, nhu cầu xử lý thông tin ngày càng cao. Mạng máy tính hiện nay trở nên quá quen thuộc đối với chúng ta, trong mọi lĩnh vực nhƣ khoa học, quân sự, quốc phòng, thƣơng mại, dịch vụ, giáo dục. Hiện nay ở nhiều nơi mạng đã trở thành một nhu cầu không thể thiếu đƣợc. Ngƣời ta thấy đƣợc việc kết nối các máy tính thành mạng cho chúng ta những khả năng mới to lớn nhƣ: Hình 1.2: Chia sẻ máy in qua mạng + Sử dụng chung tài nguyên: Những tài nguyên của mạng (nhƣ thiết bị, chƣơng trình, dữ liệu) khi đƣợc trở thành các tài nguyên chung thì mọi thành viên của mạng đều có thể tiếp cận đƣợc mà không quan tâm tới những tài nguyên đó ở đâu.
Ngƣời ta có thể dễ dàng bảo trì máy móc và lƣu trữ (backup) các dữ liệu chung và khi có trục trặc trong hệ thống thì chúng có thể đƣợc khôi phục nhanh Trang: 11 chóng. Trong trƣờng hợp có trục trặc trên một trạm làm việc thì ngƣời ta cũng có thể sử dụng những trạm khác thay thế. + Nâng cao chất lƣợng và hiệu quả khai thác thông tin: Khi thông tin có thể đƣợc sữ dụng chung thì nó mang lại cho ngƣời sử dụng khả năng tổ chức lại các công việc với những thay đổi về chất nhƣ: - Đáp ứng những nhu cầu của hệ thống ứng dụng kinh doanh hiện đại. - Cung cấp sự thống nhất giữa các dữ liệu.
- Tăng cƣờng khả năng xử lý thông tin nhờ kết hợp các bộ phận phân tán - Tăng cƣờng truy nhập tới các dịch vụ mạng khác nhau đang đƣợc cung cấp trên thế giới. Với nhu cầu đòi hỏi ngày càng cao của xã hội nên vấn đề kỹ thuật trong mạng là mối quan tâm hàng đầu của các nhà tin học. Ví dụ nhƣ làm thế nào để truy xuất thông tin một cách nhanh chóng và tối ƣu nhất, trong khi việc xử lý thông tin trên mạng quá nhiều đôi khi có thể làm tắc nghẽn trên mạng và gây ra mất thông tin một cách đáng tiếc. Hiện nay việc làm sao có đƣợc một hệ thống mạng chạy thật tốt, thật an toàn với lợi ích kinh tế cao đang rất đƣợc quan tâm.
Một vấn đề đặt ra có rất nhiều giải pháp về công nghệ, một giải pháp có rất nhiều yếu tố cấu thành, trong mỗi yếu tố có nhiều cách lựa chọn. Nhƣ vậy để đƣa ra một giải pháp hoàn chỉnh, phù hợp thì phải trải qua một quá trình chọn lọc dựa trên những ƣu điểm của từng yếu tố, từng chi tiết rất nhỏ. Để giải quyết một vấn đề phải dựa trên những yêu cầu đặt ra và dựa trên công nghệ để giải quyết. Nhƣng công nghệ cao nhất chƣa chắc là công nghệ tốt nhất, mà công nghệ tốt nhất là công nghệ phù hợp nhất.
Phân loại mạng 1. Mạng cục bộ LAN Mạng máy tính cục bộ gọi tắt là LAN. Các LAN bao gồm các thành phần sau : + Máy tính + Các card giao tiếp mạng + Đƣờng truyền thiết lập mạng + Các thiết bị mạng Mạng cục bộ 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. Ví dụ điển hình đó là e-mail.
Chúng kết dính số liệu, truyền thông cục bộ và phƣơng tiện tính toán lại với nhau. Vài công nghệ LAN phổ dụng là : + Ethernet + Token Ring + FDDI Trang: 12 Hình 1.2 : Mô hình mạng cục bộ LAN 1. Mạng diện rộng WAN Mạng máy tính diện rộng gọi tắt là WAN. Các 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. sử dụng WAN cho phép các máy tính, máy in và các thiết bị khác trên một LAN chia sẻ và đƣợc chia sẻ với các vị trí ở xa. WAN cung cấp truyền thông tức thời qua các miền địa lý rộng lớn. Khả năng truyền một instant message đến một ai đó ở bất cứ nơi đâu trên thế giới tạo ra một khả năng truyền thông tƣơng tự nhƣ dạng truyền thông giữa hai ngƣời ở tại một vị trí địa lý.
Phần mềm chức năng cung cấp truy xuất thông tin và tài nguyên thời gian thực cho phép hội họp đƣợc tổ chức từ xa. Thiết lập mạng diện rộng cũng tạo ra một lớp nhân công mới đƣợc gọi là telecommuter, đó là những ngƣời làm việc mà chẳng bao giờ phải dời khỏi nhà. Các WAN đƣợc thiết kế để làm các công việc sau: + Hoạt động qua các vùng tách biệt về mặt địa lý rộng lớn + Cho phép các user có khả năng thông tin thời gian thực với các user khác + Cung cấp kết nối liên tục các tài nguyên xa vào dịch vụ cục bộ + Cung cấp e-mail, www, FTP và các dịch vụ thƣơng mại điện tử - Vài công nghệ WAN phổ biến là: + Modem + ISDN + DSL + Frame Relay + Các đƣờng truyền dẫn số theo chuẩn Bắc Mỹ và châu Âu T1, E1, T3, E3 + Mạng quang đồng bộ SONET Trang: 13 Hình 1.3: Mô hình mạng diện rộng WAN 1. Mạng toàn cầu INTERNET Cùng với sự phát triển của NFSNET và ARPANET nhất là khi giao thức TCP/IP đã trở thành giao thức chính thức duy nhất trên các mạng trên thì số lƣợng các mạng, nút muốn tham gia kết nối vào hai mạng trên đã tăng lên rất nhanh.
Rất nhiều các mạng vùng đƣợc kết nối với nhau và còn liên kết với các mạng ở Canada, châu Âu. Vào khoảng giữa những năm 1980 ngƣời ta bắt đầu thấy đƣợc sự hình thành của một hệ thống liên mạng lớn mà sau này đƣợc gọi là Internet. Sự phát triển của Internet đƣợc tính theo cấp số nhân, nếu nhƣ năm 1990 có khoảng 200.000 mạng con thì năm 1992 đã có khoảng 1.000 máy tính đƣợc kết nối, đến năm 1995 đã có hàng trăm mạng cấp vùng, chục ngàn mạng con và nhiều triệu máy tính. Rất nhiều mạng lớn đang hoạt động cũng đã đƣợc kết nối vào Internet nhƣ các mạng SPAN, NASA network, HEPNET, BITNET, IBM network, EARN.
Việc liên kết các mạng đƣợc thực hiện thông qua rất nhiều đƣờng nối có tốc độ rất cao. Hiện nay một máy tính đƣợc gọi là thành viên của Internet nếu máy tính đó có giao thức truyền dữ liệu TCP/IP, có một địa chỉ IP trên mạng và nó có thể gửi các gói tin IP đến tất cả các máy tính khác trên mạng Internet. Tuy nhiên trong nhiều trƣờng hợp thông qua một nhà cung cấp dịch vụ Internet ngƣời sử dụng kết nối máy của mình với máy chủ của nhà phục vụ và đƣợc cung cấp một địa chỉ tạm thời trƣớc khi khai thác các tài nguyên của Internet. Máy tính của ngƣời đó có thể gửi các gói tin cho các máy khác bằng địa chỉ tạm thời đó và địa chỉ đó sẽ trả lại cho nhà cung cấp khi kết thúc liên lạc.