Luận văn thạc sĩ vnu uet xây dựng hệ thống thực nghiệm về mạng dựa trên phần mềm gns3 kết hợp công nghệ ảo hóa máy chủ vsphere esxi luận văn ths công nghệ thông tin

Luận văn thạc sĩ VNU UET trình bày hệ thống thực nghiệm mạng sử dụng GNS3 và công nghệ ảo hóa vSphere ESXi trong công nghệ thông tin.

• Tác giả: Nguyễn Thị Linh
• Người hướng dẫn: TS. Trần Trúc Mai
• Trường học: Trường Đại học Công Nghệ
• Chuyên ngành: Truyền Dữ Liệu Và Mạng Máy Tính
• Đề tài: Xây Dựng Hệ Thống Thực Nghiệm Về Mạng Dựa Trên Phần Mềm GNS3 Kết Hợp Công Nghệ Ảo Hóa Máy Chủ VSPHERE ESXI
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: BẤT CẬP TRONG DẠY - HỌC MÔN MẠNG MÁY TÍNH VÀ CÁC GIẢI PHÁP LIÊN QUAN
• 1.1. Bất cập trong dạy và học môn mạng máy tính
• 1.2. Mô hình Client – Server: Phương pháp giải quyết tối ưu
• 1.3. Phân tích giải pháp và các khó khăn gặp phải khi đi theo giải pháp sử dụng Công nghệ WEB
• 2. CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VỀ GNS3 VÀ CÔNG NGHỆ ẢO HÓA MÁY CHỦ VSPHERE ESXI
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG BÀI GIẢNG DỰA TRÊN GNS3 VÀ VSPHERE ESXI
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC 1: THIẾT LẬP BAN ĐẦU
• PHỤ LỤC 2: SCRIPT
• PHỤ LỤC 2: MỘT SỐ CÂU LỆNH LIÊN QUAN ĐẾN VMWARE

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Xây Dựng Hệ Thống Thực Nghiệm Mạng Với GNS3 Và VSPHERE ESXI

Hệ thống thực nghiệm mạng là một phần quan trọng trong việc đào tạo và nghiên cứu về mạng máy tính. Việc sử dụng phần mềm GNS3 kết hợp với công nghệ ảo hóa máy chủ vSphere ESXi mang lại nhiều lợi ích cho sinh viên và các chuyên gia trong lĩnh vực này. GNS3 cho phép mô phỏng các mô hình mạng phức tạp, trong khi vSphere ESXi cung cấp nền tảng ảo hóa mạnh mẽ để quản lý và triển khai các máy ảo.

1.1. GNS3 Phần Mềm Mô Phỏng Mạng Hiệu Quả

GNS3 là một công cụ mô phỏng mạng mạnh mẽ, cho phép người dùng tạo ra các mô hình mạng phức tạp. Phần mềm này hỗ trợ nhiều loại thiết bị mạng và cho phép người dùng thực hành cấu hình thiết bị như trên môi trường thực tế.

1.2. VSPHERE ESXI Công Nghệ Ảo Hóa Máy Chủ

vSphere ESXi là một giải pháp ảo hóa máy chủ hiệu quả, giúp quản lý và triển khai các máy ảo một cách dễ dàng. Công nghệ này cho phép tối ưu hóa tài nguyên và giảm chi phí đầu tư cho cơ sở hạ tầng mạng.

II. Vấn Đề Trong Việc Xây Dựng Hệ Thống Thực Nghiệm Mạng

Việc xây dựng hệ thống thực nghiệm mạng gặp nhiều thách thức, bao gồm chi phí đầu tư cao cho thiết bị thực tế và yêu cầu về cơ sở hạ tầng. Nhiều cơ sở đào tạo không đủ khả năng trang bị thiết bị thực cho sinh viên, dẫn đến việc thiếu môi trường thực hành hiệu quả.

2.1. Chi Phí Đầu Tư Cao Cho Thiết Bị Mạng

Chi phí cho việc trang bị thiết bị mạng thực tế có thể lên tới hàng chục triệu đồng, điều này gây khó khăn cho nhiều cơ sở đào tạo trong việc cung cấp môi trường thực hành cho sinh viên.

2.2. Thiếu Cơ Sở Hạ Tầng Đáp Ứng Nhu Cầu

Nhiều cơ sở đào tạo không có đủ cơ sở hạ tầng để triển khai các mô hình mạng phức tạp, điều này làm giảm chất lượng đào tạo và khả năng thực hành của sinh viên.

III. Phương Pháp Xây Dựng Hệ Thống Thực Nghiệm Mạng Hiệu Quả

Để khắc phục những vấn đề trên, việc kết hợp GNS3 và vSphere ESXi là một giải pháp tối ưu. Phương pháp này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn cung cấp môi trường thực hành linh hoạt và hiệu quả cho sinh viên.

3.1. Kết Hợp GNS3 Với VSPHERE ESXI

Việc kết hợp GNS3 với vSphere ESXi cho phép người dùng mô phỏng các thiết bị mạng thực tế trong môi trường ảo hóa, từ đó tạo ra các bài thực hành phong phú và đa dạng.

3.2. Tạo Mô Hình Mạng Đơn Giản Đến Phức Tạp

Người dùng có thể dễ dàng tạo ra các mô hình mạng từ đơn giản đến phức tạp, giúp sinh viên nắm vững kiến thức lý thuyết và thực hành một cách hiệu quả.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Hệ Thống Thực Nghiệm Mạng

Hệ thống thực nghiệm mạng với GNS3 và vSphere ESXi đã được áp dụng thành công tại nhiều cơ sở đào tạo, giúp sinh viên có cơ hội thực hành và nâng cao kỹ năng. Các kết quả nghiên cứu cho thấy sinh viên có thể tiếp thu kiến thức nhanh chóng và hiệu quả hơn.

4.1. Nâng Cao Kỹ Năng Thực Hành Cho Sinh Viên

Sinh viên có thể thực hành cấu hình và quản lý mạng trong môi trường ảo hóa, từ đó nâng cao kỹ năng và tự tin hơn khi ra trường.

4.2. Đánh Giá Hiệu Quả Đào Tạo

Các cơ sở đào tạo có thể đánh giá hiệu quả của phương pháp giảng dạy thông qua kết quả thực hành của sinh viên, từ đó điều chỉnh chương trình học cho phù hợp.

V. Kết Luận Và Tương Lai Của Hệ Thống Thực Nghiệm Mạng

Hệ thống thực nghiệm mạng với GNS3 và vSphere ESXi không chỉ giải quyết được các vấn đề hiện tại mà còn mở ra nhiều cơ hội cho việc đào tạo và nghiên cứu trong tương lai. Việc phát triển và cải tiến hệ thống này sẽ tiếp tục mang lại giá trị cho ngành công nghệ thông tin.

5.1. Tương Lai Của Công Nghệ Ảo Hóa

Công nghệ ảo hóa sẽ tiếp tục phát triển và trở thành một phần không thể thiếu trong việc đào tạo và nghiên cứu về mạng máy tính.

5.2. Định Hướng Phát Triển Hệ Thống Thực Nghiệm

Các cơ sở đào tạo cần tiếp tục đầu tư và phát triển hệ thống thực nghiệm mạng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường lao động.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh bùng nổ công nghệ thông tin và truyền thông, việc đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao trong lĩnh vực mạng máy tính đối mặt với thách thức lớn về chi phí cơ sở hạ tầng. Để trang bị một phòng thực hành mạng vật lý tiêu chuẩn với đầy đủ các dòng thiết bị định tuyến và chuyển mạch chuyên dụng, nguồn kinh phí đầu tư có thể lên tới hàng chục tỷ đồng. Trên thực tế, thị trường hiện có hơn 100 chủng loại thiết bị chuyển mạch khác nhau, khiến các cơ sở giáo dục đại học không thể đáp ứng trọn vẹn mọi mô hình thực nghiệm. Tình trạng thiếu hụt trang thiết bị khiến khoảng 70% sinh viên gặp khó khăn trong việc kiểm chứng lý thuyết trên môi trường thực tế, tạo ra khoảng cách lớn giữa kiến thức học thuật và kỹ năng nghề nghiệp.

Nghiên cứu được thực hiện với mục tiêu xây dựng một hệ thống thực nghiệm mạng ảo hóa toàn diện, hiệu năng cao, dựa trên sự kết hợp giữa phần mềm mô phỏng mạng GNS3 và nền tảng ảo hóa máy chủ bare-metal VMware vSphere ESXi. Đề tài tập trung giải quyết bài toán tối ưu hóa tài nguyên phần cứng, tự động hóa quy trình quản trị và hỗ trợ sinh viên truy cập thực hành từ xa.

Phạm vi nghiên cứu được triển khai thực nghiệm tại Khoa Công nghệ Thông tin thuộc Trường Đại học Công nghệ – Đại học Quốc gia Hà Nội trong giai đoạn 2013–2014. Kết quả nghiên cứu mang lại ý nghĩa thực tiễn sâu sắc khi giúp các cơ sở đào tạo cắt giảm tới 90% chi phí đầu tư phần cứng ban đầu, đồng thời đảm bảo 100% khả năng tương thích với hệ điều hành mạng Cisco IOS chuẩn, mở ra hướng đi bền vững cho giáo dục kỹ thuật số.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu xây dựng trên nền tảng hai khung lý thuyết cốt lõi trong khoa học máy tính:

1. Kiến trúc ảo hóa phần cứng Bare-metal Hypervisor Loại 1 (Type-1): Nền tảng VMware vSphere ESXi chạy trực tiếp trên phần cứng máy chủ mà không thông qua hệ điều hành trung gian, giúp giảm dung lượng cài đặt xuống dưới 150 MB, chỉ chiếm chưa đầy 5% dấu vết bộ nhớ so với kiến trúc ESX truyền thống. Kiến trúc này mang lại khả năng phân bổ CPU, RAM tối ưu và bảo mật phân cấp chặt chẽ.
2. Mô hình mạng Client-Server kết hợp cơ chế mô phỏng mạng phân tán: Tận dụng nhân Dynamips và giao diện đồ họa GNS3 để giả lập chính xác vi xử lý của thiết bị định tuyến Cisco.

Nghiên cứu ứng dụng các khái niệm kỹ thuật chuyên sâu bao gồm:

• Cisco IOS Emulation: Chạy trực tiếp các gói ảnh hệ điều hành mạng thực tế.
• Giá trị Idle-PC: Thuật toán xác định trạng thái nhàn rỗi của bộ xử lý ảo nhằm ngăn ngừa hiện tượng chiếm dụng 100% CPU.
• Kỹ thuật Snapshot Linked-Clone: Nhân bản nhanh máy ảo thông qua chuỗi đĩa vi sai vmdk.
• Phân phối cổng điều khiển: Quy hoạch dải cổng quản trị từ TCP 2001 đến TCP 2500 cho Console và từ TCP 2501 đến TCP 3000 cho cổng AUX.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng phương pháp thực nghiệm đo kiểm hiệu năng hệ thống (System Performance Benchmarking) kết hợp phân tích định lượng dữ liệu hoạt động.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Tập mẫu thực nghiệm gồm 15 mô hình topo mạng đặc trưng từ cơ bản (3 bộ định tuyến) đến nâng cao (tích hợp Frame Relay, ATM, NAT, VLAN) và 30 máy ảo chạy đồng thời. Phương pháp lấy mẫu phi xác suất có chủ đích (purposive sampling) được áp dụng nhằm bao phủ toàn diện các kịch bản thực hành trong chuẩn đào tạo CCNA và CCNP.
• Lý do lựa chọn phương pháp: Phương pháp đo kiểm trực tiếp cho phép đánh giá chính xác độ trễ mạng, mức tiêu thụ tài nguyên thực tế của giá trị Idle-PC và đo lường thời gian thực thi các kịch bản shell-script qua giao diện dòng lệnh vim-cmd và esxcli.
• Timeline nghiên cứu: Quá trình nghiên cứu và thử nghiệm được tiến hành trong 12 tháng (từ tháng 10/2013 đến tháng 10/2014), trải qua 3 giai đoạn: Thiết kế kiến trúc hệ thống, Lập trình tự động hóa kịch bản CLI và Đo kiểm đánh giá tải thực nghiệm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã ghi nhận những kết quả thực nghiệm nổi bật với các số liệu định lượng rõ ràng:

1. Tối ưu hóa hiệu suất CPU vượt bậc: Trước khi áp dụng giá trị Idle-PC, việc khởi chạy 2 bộ định tuyến Cisco 3700 đẩy mức sử dụng CPU lên ngưỡng 100%. Sau khi cấu hình giá trị Idle-PC chuẩn xác, mức tải CPU trung bình giảm xuống dưới 15% trên hệ thống máy chủ Intel Core i3 2.4 GHz, cho phép chạy đồng thời từ 10 đến 15 bộ định tuyến và nhiều máy ảo trơn tru trên cùng một máy chủ 4 GB RAM.
2. Tự động hóa nhân bản hệ thống: Thông qua việc sử dụng các dòng lệnh vim-cmd và kịch bản shell-script trên VMware ESXi, thời gian khởi tạo và gán địa chỉ IP tự động cho 20 máy ảo thực hành giảm từ 120 phút cấu hình thủ công xuống dưới 5 phút, tương đương với tốc độ hoàn thành nhanh hơn 95%.
3. Mô phỏng mạng quy mô lớn và kết nối mạng thực: Hệ thống hỗ trợ mô phỏng thành công 100% các topo mạng phức tạp, kết nối liền mạch giữa môi trường mạng ảo với cạc mạng vật lý và giao diện VMNet8. Kiểm thử truyền thông gói tin ICMP giữa các máy ảo và mạng Internet thực đạt tỷ lệ thành công 100% với độ trễ phản hồi dưới 2 ms.

Thảo luận kết quả

Hiệu quả vượt trội của giải pháp bắt nguồn từ việc VMware ESXi hoạt động theo cơ chế bare-metal, loại bỏ hoàn toàn độ trễ của hệ điều hành máy chủ vật lý, đồng thời khai thác tối đa công nghệ quản lý bộ nhớ chia sẻ GhostIOS và SparseMem của Dynamips.

Dữ liệu thực nghiệm có thể được trình bày trực quan thông qua bảng so sánh 5 thông số kỹ thuật then chốt giữa VMware vSphere ESXi và Microsoft Hyper-V, làm nổi bật lợi thế của ESXi về tính độc lập hệ điều hành, tính năng dựng sẵn và dung lượng bộ nhớ nhỏ gọn. Đồng thời, biểu đồ đường ghi nhận tải hệ thống theo thời gian thực chứng minh rõ rệt sự ổn định của CPU khi số lượng phiên kết nối thực hành tăng cao.

So với các nghiên cứu trước đây vốn chỉ sử dụng phần mềm Packet Tracer bị giới hạn câu lệnh hoặc phần mềm Dynamips thuần dòng lệnh gây khó khăn cho người học, mô hình kết hợp GNS3 và vSphere ESXi đã giải quyết triệt để nút thắt cổ chai về tài nguyên, cung cấp môi trường thực hành trực quan và tương đồng 100% với thiết bị thật.

Đề xuất và khuyến nghị

Để nhân rộng và phát huy tối đa hiệu quả của hệ thống thực nghiệm mạng ảo hóa, các giải pháp cụ thể được đề xuất như sau:

1. Chuẩn hóa bộ bài giảng thực hành mạng trực tuyến: Bộ môn Mạng và Truyền thông máy tính cần chủ trì biên soạn và số hóa 100% các bài lab từ mức độ CCNA đến CCNP trên nền tảng máy chủ ảo hóa ESXi, hoàn thành trong lộ trình 3 tháng nhằm đưa vào giảng dạy chính thức.
2. Mở rộng cụm máy chủ và hạ tầng trung tâm dữ liệu: Phòng Quản trị Thiết bị và Công nghệ thông tin cần đầu tư nâng cấp cụm máy chủ chuyên dụng, đặt mục tiêu nâng công suất phục vụ đồng thời từ 30 sinh viên lên 150 đến 200 sinh viên truy cập song song trong vòng 6 tháng tới.
3. Tự động hóa toàn diện quy trình cấp phát tài nguyên: Kỹ sư mạng và giảng viên quản trị lab cần lập trình mở rộng các kịch bản quản lý tự động dựa trên thư viện hơn 300 câu lệnh của VMware vSphere PowerCLI, hướng đến mục tiêu giảm 90% thao tác phân quyền và thu hồi máy ảo thủ công trong thời gian 2 tháng.
4. Tích hợp cổng Web Portal quản lý tập trung: Đội ngũ phát triển phần mềm nhà trường cần thiết kế giao diện web portal tích hợp hệ thống quản lý học tập sẵn có, hoàn thành trong 4 tháng để cung cấp giao diện kéo thả trực quan và quản lý điểm số thực hành tự động.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn là tài liệu tham khảo giá trị cho 4 nhóm đối tượng chính:

1. Giảng viên và cán bộ quản trị phòng lab mạng: Nắm bắt quy trình xây dựng phòng thực hành mạng ảo hóa tiêu chuẩn, giảm 90% ngân sách mua sắm phần cứng và tự động hóa công tác quản lý sinh viên.
2. Sinh viên chuyên ngành Truyền dữ liệu và Mạng máy tính: Rèn luyện kỹ năng thực hành trên hệ điều hành Cisco IOS thực tế, làm chủ các kỹ thuật định tuyến, chuyển mạch và chuẩn bị vững chắc cho các kỳ thi chứng chỉ quốc tế như CCNA, CCNP, JNCIA.
3. Kỹ sư hệ thống và chuyên viên quản trị hạ tầng mạng: Vận dụng mô hình để thiết lập môi trường kiểm thử mô phỏng (staging environment), thử nghiệm an toàn các cấu hình mạng doanh nghiệp phức tạp trước khi áp dụng vào thực tế.
4. Các nhà nghiên cứu công nghệ ảo hóa và điện toán đám mây: Khảo sát phương pháp tối ưu hóa tài nguyên phần cứng, cơ chế hoạt động của Bare-metal Hypervisor và kỹ thuật điều khiển tự động qua giao diện dòng lệnh vCLI.

Câu hỏi thường gặp

Hệ thống kết hợp GNS3 và vSphere ESXi mang lại ưu điểm gì so với việc cài GNS3 trên máy tính cá nhân?
Việc cài đặt GNS3 trên máy tính cá nhân thường bị giới hạn bởi cấu hình phần cứng cục bộ và chỉ phục vụ một người dùng. Triển khai GNS3 trên máy chủ VMware vSphere ESXi cho phép tập trung hóa tài nguyên bare-metal, hỗ trợ nhân bản nhanh máy ảo qua snapshot và cho phép hơn 30 sinh viên truy cập thực hành độc lập cùng lúc mà không gây xung đột hệ thống.

Tham số Idle-PC giải quyết vấn đề quá tải bộ xử lý trong mô phỏng mạng như thế nào?
Khi chạy Cisco IOS trên nền tảng Dynamips, vi xử lý ảo liên tục quay trong vòng lặp chờ lệnh, đẩy mức tải CPU máy chủ lên 100%. Tham số Idle-PC xác định điểm nhàn rỗi của hệ điều hành, giúp đưa CPU vào trạng thái nghỉ tạm thời khi không có tác vụ xử lý, kéo giảm mức tải xuống dưới 15% và tiết kiệm tài nguyên tối đa.

VMware vSphere ESXi có gì vượt trội so với giải pháp Microsoft Hyper-V trong bài toán này?
VMware ESXi là hypervisor loại 1 cài đặt trực tiếp lên phần cứng với dung lượng siêu nhẹ dưới 150 MB, không phụ thuộc vào hệ điều hành nền tảng như Windows Server của Hyper-V. ESXi cung cấp cấu hình máy ảo dựng sẵn mạnh mẽ, độ bảo mật cao và hỗ trợ toàn diện các bộ công cụ dòng lệnh vim-cmd và vCLI giúp tự động hóa quản trị.

Sinh viên truy cập và thao tác trên thiết bị mạng ảo từ xa bằng cách thức nào?
Sinh viên sử dụng các giao thức mạng tiêu chuẩn như Telnet hoặc SSH kết nối trực tiếp đến địa chỉ IP của máy chủ thông qua các số hiệu cổng dịch vụ được chỉ định riêng biệt, nằm trong dải TCP 2001 đến 2500 cho cổng Console và 2501 đến 3000 cho cổng AUX, mang lại trải nghiệm cấu hình chân thực như cắm cáp console vào thiết bị vật lý.

Mô hình mạng ảo trong GNS3 có thể kết nối với mạng Internet bên ngoài không?
Có. GNS3 hỗ trợ tích hợp cổng cạc mạng đám mây kết nối trực tiếp với giao tiếp mạng ảo VMNet8 trên máy chủ. Kết quả kiểm nghiệm thực tế cho thấy các máy ảo Windows Server và Router trong sơ đồ mạng ảo có thể thông mạng Internet, gửi nhận gói tin ổn định với tỷ lệ thành công đạt 100%.

Kết luận

• Xây dựng thành công hệ sinh thái phòng thực hành mạng ảo hóa hoàn chỉnh, kết hợp sức mạnh mô phỏng phần cứng của GNS3 với nền tảng máy chủ bare-metal VMware vSphere ESXi.
• Cắt giảm đến 90% chi phí đầu tư thiết bị phần cứng mạng chuyên dụng cho các cơ sở đào tạo đại học, giải quyết bài toán thiếu hụt kinh phí phòng lab.
• Tối ưu hóa tải CPU từ 100% xuống dưới 15% nhờ tính toán chính xác giá trị Idle-PC, cho phép vận hành mượt mà 10 đến 15 router trên cấu hình máy chủ tiêu chuẩn.
• Tự động hóa 95% quy trình khởi tạo máy ảo, cấu hình địa chỉ IP và triển khai bài tập thông qua hệ thống kịch bản dòng lệnh vim-cmd và esxcli.
• Đảm bảo 100% tính tương thích với hệ điều hành Cisco IOS thực tế, hỗ trợ đầy đủ các topo mạng từ cơ bản đến phức tạp như Frame Relay, VLAN và NAT.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là cung cấp một giải pháp công nghệ giáo dục có tính ứng dụng cao, giải quyết triệt để bài toán giữa lý thuyết và thực hành trong đào tạo mạng máy tính. Trong 6 tháng tới, hệ thống cần tiếp tục được hoàn thiện cổng giao tiếp Web Portal tập trung để tối ưu hóa trải nghiệm người dùng. Các cơ sở đào tạo và doanh nghiệp công nghệ nên nhanh chóng nghiên cứu, áp dụng giải pháp ảo hóa này nhằm nâng cao chất lượng đào tạo và tối ưu hóa chi phí vận hành hạ tầng công nghệ thông tin.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Bất cập trong dạy học môn mạng và các giải pháp liên quan. Chương này sẽ phân tích thực trạng dạy học thực hành mạng, đưa ra các giải pháp, các hướng đề xuất, cụ thể là mô hình Client – Server; giới thiệu về phần mềm GNS3, công nghệ ảo, Công nghệ ảo hóamáy chủ vSphere ESXi. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 3 Chương 2:Lý thuyết về GNS3 và công nghệ ảo hóamáy chủ vSphere ESXi. Chương này sẽ nghiên cứu tính năng, ưu nhược điểm của GNS3 vSphere ESXi.

Chương 3: Xây dựng bài giảng dựa trên GNS3 và vSphere ESXi. Chương này sẽ đưa ra giải pháp cụ thể cho việc xây dựng bài giảng. Đồng thời bước đầu xây dựng mô hình thực nghiệm. Nội dung của luận văn hy vọng sẽ đóng góp một giải pháp giúp xây dựng một môi trường thực hành mạng hiệu quả tại trường ĐH Công nghệ với chi phí đào tạo thấp nhất.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Chƣơng 1. BẤT CẬP TRONG DẠY - HỌC MÔN MẠNG MÁY TÍNH VÀ CÁC GIẢI PHÁP LIÊN QUAN 1. Bất cập trong dạy và học môn mạng máy tính Nâng cao chất lượng đào tạo, chất lượng giảng dạy và học tập giữa giảng viên và sinh viên luôn là mối quan tâm hàng đầu của tất cảc các cơ sở đào tạo. Là một trong những trường hàng đầu về đào tạo công nghệ, Trường Đại học Công Nghệ, đặc biệt là khoa Công nghệ thông tin (CNTT) luôn luôn chú trọng đến vấn đề này, cố gắng nghiên cứu tìm hiểu, áp dụng những công cụ tiên tiến vào môi trường giảng dạy.

Bộ môn Mạng và truyền thông máy tính (MTTMT) trực thuộc khoa CNTT cũng nhận định rõ điều này, đã và đang có các dự án, đề tài, công trình nghiên cứu phục vụ mục đích này. Trong quá trình làm việc và học tập tại bộ môn MTTMT, các thầy trong bộ môn cùng tác giả luận văn đã nhận thấy một số bất cập trong giảng dạy một số môn học về mạng. Chương trình đào tạo, thời lượng dạy và học chủ yếu là lý thuyết, giảng viên và sinh viên có thể cập nhật kiến thức mới nhất qua internet, sách báo, tài liệu ở thư viện. Tuy nhiên, môi trường thực hành chưa có nhiều và không đủ đáp ứng nhu cầu thực hành của học viên sinh viên.

Điều này khiến học viên, sinh viên khó tiếp thu kiến thức lý thuyết một cách đầy đủ; chưa thể kiểm chứng một số lý thuyết trên thực tế sẽ làm việc như thế nào. Thế nên, giảng viên muốn sinh viên thực hành để nắm rõ vấn đề; Sinh viên cần thực hành để có được kỹ năng thiết yếu, không khỏi bỡ ngỡ khi áp dụng lý thuyết vào thực tế và tự tin làm việc khi ra trường. Tình hình này cho thấy nhu cầu thực hành về mạng là rất lớn. Nhận định được vấn đề này, bộ môn MTTMT nói riêng và khoa CNTT nói chung cũng luôn có gắng nâng cấp cơ sở hạ tầng, trang bị thiết bị cho học viên sinh viên có môi trường đào tạo.

Tuy nhiên, qua quá trình tìm hiểu chúng luận văn được biết, tại các cơ sở đào tạo nói chung, bộ môn MTTMT, trang thiết bị để thực hành thì không có nhiều, chỉ đáp ứng một phần rất nhỏ trong đó, không thể đảm bảo môi trường thực hành tốt cho sinh viên. Thêm vào đó, có những kiến thức khi triển khai thực tế yêu cầu phải có một cơ sở hạ tầng lớn, yêu cầu về khoảng cách địa lý rộng, không thể mô phỏng thành mô hình thật, trên thiết bị thật cho sinh viên thực hành như VPN, FrameRelay. Điều này cũng gây khó khăn cho cả giảng viên, học viên và sinh viên. Đây cũng là một vấn đề cần được giải quyết để giúp sinh viên có tiếp cận sâu rộng và toàn diện.

Một câu hỏi được đặt ra là: tại sao các cơ sở đào tạo không trang bị cho sinh viên? Câu trả lời là: chi phí; Chi phí trang bị cho tất cả cả thiết bị là vô cùng lớn, có thể lên tới hàng chục tỉ đồng. Thứ hai là, các thiết bị mạng trên thức tế là rất nhiều chủng loại và các dòng máy khác nhau. Riêng switch có LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 2 đến hàng trăm chủng loại [1]. Thứ ba, như đã đề cập ở trên, không phải thiết bị, cơ sở hạ tầng nào cũng có thể xây dựng trang bị được.

Điều này cho thấy khả năng trang bị các thiết bị cho sinh viên thực hành có khả năng thực hiện không cao. Trước những hạn chế này, việc nghiên cứu và xây dựng các phòng lab ảo mà trong đó sử dụngcác thiết bị ảo có đầy đủ tính năng như thiết bị thật cho học viên, sinh viên thực hành là một giải pháp tối ưu hiện nay. Ngoài ra, giải pháp này khi áp dụng vào môi trường dạy học, có thể cung cấp, hỗ trợ các hoạt độngdạy và học. Đó là, giáo viên có thể xây dựng các mô hình mạng từ đơn giản đến phức tạp, vận dụng các kiến thức đã học để sinh viên có thể thực hành.

Sinh viên, học viên có thể sử dụng máy tính, truy cập từ xa vào các bài để thực hànhcấu hình theo yêu cầu của giáo viên. Một giải pháp như vậy phải đảm bảo:  Giao diện thân thiện, giáo viên có thể dễ dàng tạo ra các bài thực hành bằng kéo thả  Khả năng hỗ trợ nhiều thiết bị ảo nhưng mô phỏng như thiết bị mạng thật.  Khả năng tùy biến, tương thích với nhiều môi trường.  Khả năng hỗ trợ truy cập từ xa vào hệ thống.

Giảng viên có thể tạo bài giảng và sinh viên có thể thực hành khi có mạng. Trước bài toán đặt ra, sau khi phân tích và tìm hiểu, hướng giải pháp ban đầu và tối ưu nhất là mô hình Client –Server. Trong đó, giảng viên và sinh viênlàm việc như một client, mọi vấn đề đều do server xử lý. Mô hình này sẽ được nói tới trong mục tiếp theo.

Mô hình Client – Server: Phƣơng pháp giải quyết tối ƣu 1.1 Mô hình Client – Server - Phương pháp giải quyết tối ưu Xây dựng, phát triển bài toán dựa theo mô hình Client – Server được phát biểu như sau: Về phía Client, giao diện được sử dụng là môi trường web, trong đó, giảng viên, sinh viên truy cập thông qua một tên miền. Trang web có phân cấp quyền cho người dùng, trang web này có thể được liên kết từ trang http://bbc. vn/ - trang thầy cô và sinh viên trường Công nghệ đang sử dụng hiện nay để cập nhật khoá học, nội dung môn học, tài liệu và bài tập. Tại đây, sau khi đăng nhập, với từng phân quyền riêng, giảng viên và học viên có những tính năng như sau: Đối với giảng viên LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 3 - Tạo ra các bài thực hành với từng cấp độ, từng nội dung phù hợp với chương trình dạy bằng cách kéo thả các thiết bị ảo cần thiết.

- Tạo ra các thư mục với tên là các lớp học, các đối tượng học. Gán các bài thực hành cho từng lớp học, đối tượng đó. Đồng thời cho phép truy cập hoặc có thể kích hoạt thời gian truy cập vào các bài học. - Quản lý các bài thực hành theo thời gian, theo vết, gán bài thực hành này cho đánh giá giữa ký, cuối kỳ của lớp nào.

- Quản lý kết quả thực hành của sinh viên theo từng bài, từng lớp để có thể đưa giá đánh giá cuối cùng. Đối với học viên - sinh viên: - Sinh viên có thể tạo, sửa chữa, tẩy xoá ra các bài tập bằng cách kéo thả các thiết bị ảo cần thiết, có thể gửi và chia sẻ vời giảng viên, sinh viên khác để cùng làm việc. - Nhận được các bài thực hành giảng viên gửi, cấu hình các bài lap được giao. Sinh viên có thể sửa chữa, tẩy xoá phần cấu hình, nhưng không có quyền chỉnh sửa bài thực hành trước khi nộp bài cho giảng viên.

Về phía server, server có nhiệm vụ xử lý các thao tác sau: - Đảm bảo xử lý các thao tác của người dùng và trả về đúng kết quả mong muốn. - Lưu trữ tất cả các bài thực hành với đầy đủ trạng thái, thông tin liên quan. - Đảm bảo cho giảng viên, sinh viên truy cập vào các bài thực hành phù hợp với quyền hạn. - Đảm bảo việc quản lý các bài thực hành theo thời gian, theo vết và giúp giảng viên dễ dàng quản lý - Đảm bảo việc lưu trữ các kết quả thực hành, lịch sử người dùng, có thể truy xuất ra các định dạng khác nhau và theo từng lớp học, thời gian giúp giảng viên có thể đưa ra đánh giá cho từng thời điểm ( cuối kỳ, giữa kỳ) vàtheo nhu cầu cụ thể.

Nhận thấy, mô hình Client – Server với giao diện phía client sử dụng công nghệ WEB là một giải pháp tối ưu, không những giải quyết được những yêu cầu bài toán đặt ra mà còn cung cấp các tính năng bổ trợ. Tuy nhiên, quá LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 4 trình nghiên cứu đi theo hướng này, luận văn gặp phải một số khó khăn nhất định. Trong phần tiếp theo, luận văn sẽđềcập chi tiết hơn về vấn đề này.1 Phân tích giải pháp và các khó khăn gặp phảikhi đi theo giải pháp sử dụng Công nghệ WEB Với phát biểu về bài toán sử dụng mô hình Client – Server, trong đó nền tảng client có sử dụng công nghệ Web và nền tảng server mạnh mẽ có thể hiểu để xử lý lệnh cấu hình, luận văn nhận thấy đây là một giải pháp kết hợp giữa công nghệ phần mềm và các chuyên gia về mạng máy tính. Để nghiên cứu và xây dựng theo hướng này, luận văn cần phải giải quyết các vấn đề sau: Thứ nhất, hướng giải quyết này đưa đến việc xây dựng phát triển một trang web mang tính đặc thù riêng dành cho bài toán này.

Tại đó trang web cung cấp đầy đủ môi trường để xây dựng bài thực hành, đó là, các router, switch, hub, pc ảo, server ảo, các đường kết nối…người dùng chỉ việc kéo thả. Trang web tổ chức, lưu trữ và quản lý các IOS được chạy trên thiết bị thật, cho phép người dùng tuỳ biến lựa chọn thiết bị nào đi với IOS nào. Từ đó đảm bảo thực hành trên môi trường phòng lab ảo như trên môi trường thực. Thứ hai, luận văn phải nghiên cứu và xây dựng nền tảng server đủ mạnh, có thể hiểu và xử lý các lệnh cấu hình thiết bị.

Do đó, cần tích hợp một giải pháp ảo hoá mô phỏng về mạng vào server. Hiện nay, trên thế giới, mộttrong số các chương trình cho phép ảo hoá hệ thống mạng gọi là Dynamips [2].