Tiểu luận Thiết kế hệ thống mạng tại trường trung học phổ thông Đặng Huy Trứ

TIỂU LUẬN MÔN : MẠNG MÁY TÍNH SINH VIÊN THỰC HIỆN NGUYỄN TÂM TUẤN DƯƠNG ĐÌNH TUÂN HOÀNG MINH MỸ NGUYỄN HOÀNG NHẬT ĐẠI HỌC KHOA HỌC - ĐH HUẾ KHOA VẬT LÝ LỚP ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG K32 ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG MẠNG TẠI TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG ĐẶNG HUY TRỨ MỤC LỤC PHẦN 1 : MỞ ĐẦU CNTT ngày nay hầu như đi vào tất cả các lĩnh vực trong xã hội: kinh tế, giáo dục, giải trí...và nó đã mang lại những thành quả rất đáng kể. Đối với các doanh nghiệp, các tổ chức xã hội và các công ty thì CNTT đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc phát triển và mở rộng việc sản xuất, kinh doanh và điều hành ..., tạo sự thuận lợi trong việc kinh doanh cũng như trong vấn đề quản lý và điều hành. Do vậy, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành CNTT hiện nay thì nhu cầu ứng dụng những thành quả của CNTT vào hoạt động các tổ chức xã hội, công ty, doanh nghiệp là điều dễ hiểu và cần thiết phải làm nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả kinh doanh của các thành phần này. Nhu cầu đặt ra cho sự phát triển CNTT trong các thành phần này là: Trao đổi thông tin dữ liệu nhanh chóng và an toàn: việc trao đổi thông tin, dữ liệu giữa các thành viên trong doanh nghiệp, giữa văn phòng trung tâm với các chi nhánh được thực hiện một cách nhanh chóng và an toàn, tốc độ truyền tải thông tin cao, đáp ứng nhu cầu hoạt động của doanh nghiệp. Có khả năng quản lý tập trung thông tin dữ liệu: xây dựng được mô hình quản lý tập trung, tất cả dữ liệu được tập trung tại một nơi để vừa bảo mật thông tin vừa thuận tiện cho việc quản lý và sao lưu dự phòng dữ liệu. Đồng thời với cách quản lý tập trung từ văn phòng trung tâm có thể dễ dàng quản lý các văn phòng từ xa thông qua sự hỗ trợ của các chương trình ứng dụng. Khả năng điều hành và quản trị từ xa: nhà doanh nghiệp có thể điều hành hoạt động kinh doanh của mình từ xa thông qua hệ thống mạng. Do đó, tiết kiệm được chi phí đi lại và nâng cao hiệu quả công tác quản lý và giúp Ban Giám Đốc doanh nghiệp có thể kiểm soát toàn bộ hoạt động kinh doanh của doanh nghiệp mình thông qua hệ thống mạng truy cập từ xa hoặc thông qua mạng Internet dù ở bất kỳ vị trí nào trên thế giới. Một giải pháp tích hợp đa dịch vụ thoại - dữ liệu - hình ảnh: với xu hướng phát triển công nghệ mạng hiện nay thì các dịch vụ sẽ được tích hợp trên cùng một mạng IP duy nhất. Nhờ vậy tận dụng được tối đa hạ tầng cơ sở đã đầu tư, dễ dàng trong việc tích hợp nhiều loại hình dịch vụ khác nhau trên cùng một nền tảng giúp quản lý, sử dụng và khai thác hiệu quả các ứng dụng của CNTT. PHẦN 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT I . TỔNG QUAN VỀ MẠNG LAN Định nghĩa về mạng cục bộ (LAN - Local Area Network ) Các máy tính cá nhân và các máy tính khác trong phạm vi một khu vực hạn chế được nối với nhau bằng các dây cáp chất lượng tốt sao cho những người sử dụng có thể trao đổi thông tin, dùng chung các thiết bị ngoại vi, và sử dụng các chương trình cũng như các dữ liệu đã được lưu trữ trong một máy tính dành riêng gọi là máy dịch vụ tệp (file). Mạng LAN có nhiều quy mô và mức độ phức tạp khác nhau, nó có thể chỉ liên kết vài ba máy tính cá nhân và dùng chung một thiết bị ngoại vi đắt tiền như máy in lazer chẳng hạn. Các hệ thống phức tạp hơn thì có máy tính trung tâm (Máy chủ Server) cho phép những người dùng trao đổi thông tin với nhau và thâm nhập vào các cơ sở dữ liệu dùng chung. Phạm vi ứng dụng của mạng LAN Mạng LAN thường được sử dụng để kết nối các máy tính trong gia đình, trong một phòng Game, phòng NET, trong một toà nhà của Cơ quan, Trường học.- Cự ly của mạng LAN giới hạn trong phạm vi có bán kính khoảng 100m- Các máy tính có cự ly xa hơn thông thường người ta sử dụng mạng Internet để trao đổi thông tin. Cấu trúc và phương thức truy cập đường truyền của mạng LAN Cấu trúc , các kiểu đấu mạng LAN Mạng LAN đấu kiểu BUS Với kiểu BUS các máy tính được nối với nhau thông qua mọt trục cáp, ở hai đầu trục cáp có các Terminador đánh dấu điểm kết thúc đường trục, mỗi máy tính được nối với đường trục thông qua một Transceptor Ưu điểm: +Ưu điểm của mạng này là tiết kiệm được chi phí dây cáp. Nhược điểm: + Nhược điểm là mạng này cho tốc độ chậm + Khi trên đường cáp có sự cố thì toàn bộ mạng sẽ ngưng hoạt động + Khi có sự cố rất khó kiểm tra phát hiện lỗi >> Do mạng này có nhiều nhược điểm nên trong thực tế ít được sử dụng Mạng LAN đấu kiểu RING ( kiểu vòng ) Với kiểu RING các máy tính được nối với nhau trên một trục khép kín, mỗi máy tính được nối với đường trục thông qua một Transceptor. Ưu điểm: + Ưu điểm của mạng này là tiết kiệm được dây cáp, tốc độ có nhanh hơn kiểu BUS. Nhược điểm: + Nhược điểm của mạng này là tốc độ vẫn bị chậm + Khi trên đường cáp có sự cố thì toàn bộ mạng sẽ ngưng hoạt động + Khi có sự cố rất khó kiểm tra phát hiện lỗi >> Do mạng này có nhiều nhược điểm nên trong thực tế ít được sử dụng Mạng LAN đấu kiểu STAR ( kiểu hình sao ) Mạng LAN đấu theo kiểu hình sao cần có một thiết bị trung gian như Hub hoặc Switch, các máy tính được nối với thiết bị trung gian này. (hiện nay chủ yếu là sử dụng Switch) Ưu điểm: + Mạng đấu kiểu hình sao (STAR) cho tốc độ nhanh nhất + Khi cáp mạng bị đứt thì thông thường chỉ làm hỏng kết nối của một máy, các máy khác vẫn hoạt động được. + Khi có lỗi mạng, ta dễ dàng kiểm tra sửa chữa. + Mạng có thể dễ dàng mở rộng hoặc thu hẹp. Nhược điểm: + Kiểu dấu mạng này có chi phí dây mạng và thiết bị trung gian tốn kém hơn. + Khả nǎng mở rộng mạng hoàn toàn phụ thuộc vào khả nǎng của trung tâm. + Khi trung tâm có sự cố thì toàn mạng ngừng hoạt động. + Mạng yêu cầu nối độc lập riêng rẽ từng thiết bị ở các nút thông tin đến trung tâm. Khoảng cách từ máy đến trung tâm rất hạn chế (100 m). >> Do mạng hình sao có nhiều ưu điểm nổi bật nên nó được sử dụng rộng rãi trong thực tế Mạng dạng kết hợp Kết hợp hình sao và tuyến (star/Bus Topology): Cấu hình mạng dạng này có bộ phận tách tín hiệu (spitter) giữ vai trò thiết bị trung tâm, hệ thống dây cáp mạng có thể chọn hoặc Ring Topology hoặc Linear Bus Topology. Lợi điểm của cấu hình này là mạng có thể gồm nhiều nhóm làm việc ở cách xa nhau, ARCNET là mạng dạng kết hợp Star/Bus Topology. Cấu hình dạng này đưa lại sự uyển chuyển trong việc bố trí đường dây tương thích dễ dàng đối với bất cứ toà nhà nào. Kết hợp hình sao và vòng (Star/Ring Topology). Cấu hình dạng kết hợp Star/Ring Topology, có một "thẻ bài" liên lạc (Token) được chuyển vòng quanh một cái HUB trung tâm. Mỗi trạm làm việc (workstation) được nối với HUB - là cầu nối giữa các trạm làm việc và để tǎng khoảng cách cần thiết. b. Các phương thức truy nhập đường truyền Khi được cài đặt vào trong mạng, các máy trạm phải tuân theo những quy tắc định trước để có thể sử dụng đường truyền, đó là phương thức truy nhập. Phương thức truy nhập được định nghĩa là các thủ tục điều hướng trạm làm việc làm thế nào và lúc nào có thể thâm nhập vào đường dây cáp để gửi hay nhận các gói thông tin. Có 2 phương thức cơ bản Giao Thức CSMA/CD (carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) - Giao thức này thường được dùng cho mạng có cấu trúc hình tuyến, các máy trạm cùng chia sẻ một kênh truyền thông chung, các trạm đều có cơ hội thâm nhập đường truyền như nhau (Multiple Access). - Tuy nhiên tại một thời điểm thì chỉ có một trạm được truyền dữ liệu mà thôi, trước khi truyền dữ liệu, mỗi trạm phải lắng nghe đường truyền để chắc chắn rằng đường truyền đang rỗi (carrier Sense). Nếu gặp đường truyền rỗi mới được truyền. - Trong trường hợp hai trạm thực hiện việc truyền dữ liệu đồng thời, lúc này khả năng xẩy ra xung đột dữ liệu sẽ là rất cao. Các trạm tham gia phải phát hiện được sự xung đột và thông báo tới các trạm khác gây ra xung đột (Collision Dection), đồng thời các trạm phải ngừng thâm nhập truyền dữ liệu ngay, chờ đợi lần sau trong khoảng thời gian ngẫu nhiên nào đó rồi mới tiếp tục truyền tiếp. - Khi lưu lượng các gói dữ liệu cần di chuyển trên mạng quá cao, thì việc xung đột có thể xẩy ra với số lượng lớn dẫn đến làm chậm tốc độ truyền thông tin của hệ thống. Giao Thức Truyền Thẻ Bài - Giao thức này thường được dùng trong các mạng LAN có cấu trúc dạng vòng sử dụng kỹ thuật chuyển thẻ bài (token) để cấp phát quyền truy nhập đường truyền dữ liệu đi. - Thẻ bài ở đây là một đơn vị dữ liệu đặc biệt, có kích thước và nội dung (gồm các thông tin điều khiển ) được quy định riêng cho mỗi giao thức. Trong đường dây cáp liên tục có một thẻ bài chạy quanh trong mạng. - Phần dữ liệu của thẻ bài có một bít biểu diễn trạng thái sử dụng của nó (Bận hoặc rỗi). Trong thẻ bài có chữa một địa chỉ đích và mạng dạng xoay vòng thì trật tự của sự truyền thẻ bài tương đương với trật tự vật lý của trạm xung quanh vòng. Một trạm muốn truyền dữ liệu thì phải đợi đến khi nhận được một thẻ bài rỗi, khi đó trạm sẽ đổi bít trạng thái của thẻ bài thành bận, nén gói dữ liệu có kèm theo địa chỉ nơi nhận vào thẻ bài và truyền đi theo chiều của vòng. thẻ bài lúc này trở thành khung mang dữ liệu. Trạm đích sau khi nhận khung mang dữ liệu này sẽ copy dữ liệu vào bộ đệm rồi tiếp tục truyền khung theo vòng nhưng thêm một thông tin xác nhận. Trạm nguồn nhận lại khung của mình (theo vòng) đã nhận đúng, rồi bít bận thành bít rỗi và truyền thẻ bài đi. - Vì thẻ bài chạy vòng quanh trong mạng kín và có một thẻ nên việc đụng độ dữ liệu không thể xẩy ra. Do vậy hiệu suất truyền dữ liệu của mạng không thay đổi, trong các giao thức này cần giải quyết hai vấn đề có thể dấn đến phá vỡ hệ thống. Một là việc mất thẻ bài làm cho trên vòng không còn thẻ bài lưu chuyển nữa. Hai là một thẻ bài tuân thủ đúng sự phân chia của môi trường mạng, hoạt động dựa vào sự xoay vòng tới các trạm. Việc truyền thẻ bài sẽ không thực hiện được nếu việc xoay vòng bị đứt đoạn. Giao thức phải chữa các thủ tục kiểm tra thẻ bài để cho phép khôi phục lại thẻ bài bị mất hoặc thay thế trạng thái của thẻ bài và cung cấp các phương tiện để sửa đổi logic (thêm vào, bớt đi hoặc định lại trật tự của các trạm). Giao Thức FDDL - FDDL là kỹ thuật dùng các mạng có cấu trúc vòng, chuyển thẻ bài tốc độ cao bằng phương tiện cáp sợi quang. FDDL sử dụng cơ chế chuyển thẻ bài trong vòng tròn khép kín. Lưu thông trên mạng FDDL bao gồm 2 luồng giống nhau theo hai hướng ngược nhau. FDDL thường được sử dụng với hai mạng trục trên đó những mạng LAN công suất thấp có thể nối vào. Các mạng LAN đòi hỏi tốc độ truyền dữ liệu cao và dài băng thông lớn cũng có thể sử dụng FDDL. Phân Đoạn Mạng LAN MỤC ĐÍCH CỦA PHÂN ĐOẠN MẠNG LAN Mục đích của phân chia băng thông hợp lý đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng trong mạng. Đồng thời tận dụng hiệu quả nhất băng thông đang có. Để thực hiện tốt điều này cần hiểu rõ khái niệm : Miền xung đột(Collition domain) và miền quảng bá (Broadcast domain) * Miền xung đột (còn gọi là miền băng thông – Bandwith domain) - Như đã miêu tả trong hoạt động của Ethernet, hiện tượng xung đột xảy ra khi hai trạm trong cùng một phân đoạn mạng đồng thời truyền khung, Miền xung đột được định nghĩa là vùng mạng mà trong đó các khung phát ra có thể gây xung đột với nhau. Càng nhiều trạm trong cùng một miền cung đột thì sẽ làm tăng sự xung đột và làm giảm tốc độ đường truyền. Vì thế mà miền xung đột còn có thể gọi là miền băng thông (các trạm trong cùng miền này sẽ chia sẻ băng thông của miền). -Khi sử dụng các thiết bị kết nối khác nhau, ta sẽ phân chia mạng thành các miền xung đột và miền quảng bá khác nhau. Phân Đoạn Mạng Bằng REPEATER - Thực chất repeater không phân đoạn mạng mà chỉ mở rộng đoạn mạng về mặt vật lý. Nói chính xác thì repeater cho phép mở rộng miền xung đột. Hình II. 5: Kết nối mạng Ethernet 10 Base T sử dụng Hub Hệ thống mạng 10 Base T sử dụng Hub như là một bộ repeater nhiều cổng. Các máy trạm cùng nối một Hub sẽ thuộc cùng một miền xung đột. - Giả sử 8 trạm nối cùng một Hub 10 Base T tốc độ 10Mb/s, vì tại một thời điểm chỉ có một trạm được truyền khung nên băng thông trung bình mỗi trạm có được là : 10 Mb/s : 8 trạm=1,25 Mbps /1 trạm. Hình sau minh hoạ miền xung đột và miền quảng bá khi sử dụng repeater: Hình II. 6: Miền xung đột và miền quảng bá khi phân đoạn mạng bằng Repeater - Một điều cần chú ý khi sử dụng repeater để mở rộng mạng thì khoảng cách xa nhất giữa 2 trạm sẽ bị hạn chế. Trong hoạt động của Ethernet trong cùng một miền xung đột, giá trị slotTime sẽ quy định việc kết nối các thiết bị, việc sử dụng nhiều repeater làm tăng giá trị trễ truyền khung vượt quá giá trị cho phép gây ra hoạt động không đúng trong mạng. Hình II. 7: Quy định việc sử dụng Repeater để liên kết mạng Phân Đoạn Mạng Bằng Cầu Nối - Cầu nối hoạt động ở tầng 2 trong mô hình OSI, nó có khả năng kiểm tra phần địa chỉ MAC trong khung và dựa vào địa chỉ nguồn, địa chỉ đích nó sẽ ra quyết định đẩy khung này tới đâu. Quan trọng là qua đó ta có thể liên kết các miền xung đột với nhau trong cùng một miền quảng bá mà các miền xung đột này vẫn độc lập với nhau. Hình II.8: Việc truyền tin diễn ra bên A không diễn ra bên B - Khác với trường hợp sử dụng repeater ở trên, băng thông lúc này chỉ bị chia sẻ trong từng miền xung đột, mỗi máy tính trạm được sử dụng nhiều băng thông hơn, lợi ích khác của việc sử dụng cầu nối là ta có hai miền xung đột riêng biệt nên mỗi miền có riêng giá trị slottime do vậy có thể mở rộng tối đa cho từng miền Hình II.9: Miền xung đột và miền quảng bá với việc sử dụng Bridge -Tuy nhiên việc sử dụng cầu nối bị giới hạn bởi quy tắc 80/20, theo quy tắc này thì cầu nối chỉ hoạt động hiệu quả khi chỉ có 20 % tải của phân đoạn đi qua cầu, 80% là tải trọng nội bộ phân đoạn. Hình II.10: Quy tắc 80/20 đối với việc sử dụng Bridge Phân Đoạn Mạng Bằng ROUTER - Router hoạt động ở tầng 3 trong mô hình OSI, nó có khả năng kiểm tra header của gói IP nên đưa ra quyết định, đơn vị dữ liệu mà các bộ định tuyến thao tác là các bộ định tuyến đồng thời tạo ra các miền xung đột và miền quảng bá riêng biệt Hình II. 11: Phân đoạn mạng bằng Router Phân Đoạn Mang Bằng Bộ Chuyển Mạch - Bộ chuyển mạch là thiết bị phức tạp nhiều cổng cho phép cấu hình theo nhiều cách khác nhau. Có thể cấu hình để cho nó trở thành nhiều cầu ảo như sau: Phương Tiện Truyền Dẫn Trong Mạng Khái niệm Trên 1 máy tính , các dữ liệu được truyền trên 1 môi trường truyền dẫn (Transmission Media), nó là phương tiện vật lý cho phép truyền tải tín hiệu giữa các thiết bị Các đặc tính của phương tiện truyền dẫn Chi phí Yêu cầu cài đặt (đối với từng loại cable) Băng thông (bandwisdth) Nhiễu điện từ (Electromagnetic interference -EMI) Độ suy dần (Attenuation) Nhiễu xuyên kênh (Crosstalk Vd : Độ suy dần (Attenuation): Vd : nhiễu xuyên kênh: Phân Loại C.1 Môi Trường Hữu Tuyến C.1.1 Cáp đồng trục (Coaxial) Là kiểu cáp đầu tiên được dùng trong mạng LAN, cấu tạo cáp đồng trục: Dây dẫn trung tâm: đồng, đồng bện Lớp cách điện Dây dẫn ngoài: dây đồng bện, lá Lớp vỏ plastic bảo vệ Ưu điểm: rẻ, nhẹ, dễ kéo dây Cáp đồng trục chia thành 2 loại: Thinnet (mỏng) Có đường kính khoảng 6mm, thuộc họ RG58, chiều dài tối đa là 185m Kết nối cáp 2 đoạn cáp Thinnet (mỏng) Kết nối cáp Thinnet (mỏng) với PC Thicknet (dày) Có đường kính khoảng 13mm, thuộc họ RG58, chiều dài tối đa là 500m Kết nối cáp Thicknet (dày) Card NIC phải hỗ trợ chuẩn AUI (Attachment Unit Interface) DB- Dùng bộ chuyển đổi Transceiver C.1.2 Cáp xoắn đôi (Twisted-Pair) - Gồm nhiều cặp dây đồng xoắn lại với nhau nhằm chống phát xạ nhiễu điện từ - Có 2 loại cáp xoắn đôi : STP và UTP - Do giá thành thấp nên cáp xoắn được dùng rất rộng rãi Cáp xoắn đôi có vỏ bọc chống nhiễu STP - Gồm nhiều cặp xoắn được phủ bên ngoài 1 lớp vỏ làm bằng dây đồng bện - Lớp vỏ này có chức năng chống nhiễu từ bên ngoài và chống phát xạ nhiễu bên trong - Lớp chống nhiễu này được nối đất để thoát nhiễu - Tốc độ: lý thuyết 500Mbps, thực tế 155Mbps với chiều dài 100m - Đầu nối: DIN (DB-9), RJ45 Đầu nối DB-9 Đầu nối RJ45 for STP Cáp UTP (Unshielded Twisted-Pair) - Gồm nhiều cặp xoắn như cáp STP nhưng nó không có lớp vỏ bọc chống nhiễu - Độ dài tối đa của đoạn cáp là 100m - Dễ bị nhiễu khi đặt gần các thiết bị như: đường dây điện cao thế, nhiễu xuyên kênh… - Dùng đầu nối RJ45 - Cáp UTP có 6 loại: Loại 1(Cat1): truyền âm thanh, tốc độ <4Mbps Loại 2(Cat2): gồm 4 cặp xoắn, tốc độ 4Mbps Loại 3(Cat3): gồm 4 cặp xoắn, tốc độ 10Mbps Loại 4(Cat4): gồm 4 cặp xoắn, tốc độ 16Mbps Loại 5(Cat5): gồm 4 cặp xoắn, tốc độ 100Mbps Loại 6(Cat6): gồm 4 cặp xoắn, tốc độ 1000Mbps C1.3 Cáp quang (Fiber-Optic) - Có cấu tạo gồm dây dẫn trung tâm là sợi thủy tinh hoặc plastic đã được tinh chế nhằm cho phép truyền đi tối đa các tín hiệu ánh sáng - Cáp quang chỉ truyền sóng ánh sáng (không truyền tín hiệu điện) với băng thông cực cao - Băng thông cho phép đến 2Gbps, có thể dài đến vài km - Nhưng cáp quang giá thành quá mắc, khó lắp đặt - Các loại cáp quang: Loại lõi 8.3 micron, lớp lót 125 micron (đơn) Loại lõi 62.5 micron, lớp lót 125 micron (đa) Loại lõi 50 micron, lớp lót 125 micron (đa) Loại lõi 100 micron, lớp lót 140 micron (đa) - Hộp đấu nối cáp quang: Do cáp quang khó bẻ cong nên khi nối cáp quang vào các thiết bị khác chúng ta phải thông qua hộp đấu nối (ODF - Optical Distribution Frame) C.2 Môi Trường Vô Tuyến - Sóng Radio hoạt động trên dãi tầng: 10KHz -> 1GHz - Sóng Viba hoạt động trên dãi tầng: 21GHz -> 23GHz Sóng Viba mặt đất và sóng Viba vệ tinh Tốc độ từ 1 -> 10Mbps - Sóng Hồng Ngoại hoạt động trên dãi tầng: 100GHz -> 1000GHz Tốc độ từ 1 -> 10Mbps Các Kỹ Thuật Bấm Cáp D.1 Chuẩn Đấu Dây - Chuẩn đấu dây là sắp xếp các mầu dây theo một thứ tự quy định nhằm chống nhiễu và tăng tốc độ truyền đạt. - Có hai chuẩn đấu dây là chuẩn T568A và chuẩn T568B, các chuẩn này có thứ tự đấu dây như sau Dây đấu song song và dây đấu chéo - Dây đấu song song là cả hai đầu rắc của một sợi dây được đấu theo cùng một chuẩn T568A hoặc T568B. Dây song song, cả hai đầu được đấu theo chuẩn T568B - Dây đấu chéo là hai đầu rắc của một sợi dây sử dụng hai chuẩn khác nhau, đầu này đấu theo chuẩn T568A thì đầu kia đấu theo chuẩn T568B Dây đấu chéo, một đầu đấu theo chuẩn T568A đầu kia đấu theo chuẩn T568 Phương pháp đấu dây giữa hai máy tính không qua thiết bị trung gian Từ máy tính đến máy tính sử dụng cáp đấu chéo Phương pháp đấu dây từ Modem ADSL đến Switch và từ Switch đến máy tính - Từ Modem ADSL đến Switch dùng cáp song song (cáp thẳng) - Từ Switch đến máy tính dùng cáp song song (cáp thẳng) Phương pháp đấu dây từ Modem ADSL đến máy tính Từ Modem ADSL đến máy tính sử dụng cáp đấu song song (cáp thẳng) Khái niệm căn bản về thiết bị mạng -Để hệ thống mạng làm việc trơn tru, hiệu quả và khả năng kết nối tới những hệ thống mạng khác đòi hỏi phải sử dụng những thiết bị mạng chuyên dụng. Những thiết bị mạng này rất đa dạng và phong phú về chủng loại nhưng đều dựa trên những thiết bị cơ bản là Repeater, Hub, Switch, Router và Gateway. Repeater - Trong một mạng LAN, giới hạn của cáp mạng là 100m (cho loại cáp mạng CAT 5 UTP – là cáp được dùng phổ biến nhất), bởi tín hiệu bị suy hao trên đường truyền nên không thể đi xa hơn. Vì vậy, để có thể kết nối các thiết bị ở xa hơn, mạng cần các thiết bị để khuếch đại và định thời lại tín hiệu, giúp tín hiệu có thể truyền dẫn đi xa hơn giới hạn này. - Repeater là một thiết bị ở lớp 1 (Physical Layer) trong mô hình OSI. Repeater có vai trò khuếch đại tín hiệu vật lý ở đầu vào và cung cấp năng lượng cho tín hiệu ở đầu ra để có thể đến được những chặng đường tiếp theo trong mạng. Điện tín, điện thoại, truyền thông tin qua sợi quang… và các nhu cầu truyền tín hiệu đi xa đều cần sử dụng Repeater. Hub - Hub được coi là một Repeater có nhiều cổng. Một Hub có từ 4 đến 24 cổng và có thể còn nhiều hơn. Trong phần lớn các trường hợp, Hub được sử dụng trong các mạng 10BASE-T hay 100BASE-T. Khi cấu hình mạng là hình sao (Star topology), Hub đóng vai trò là trung tâm của mạng. Với một Hub, khi thông tin vào từ một cổng và sẽ được đưa đến tất cả các cổng khác. - Hub có 2 loại là Active Hub và Smart Hub. Active Hub là loại Hub được dùng phổ biến, cần được cấp nguồn khi hoạt động, được sử dụng để khuếch đại tín hiệu đến và cho tín hiệu ra những cổng còn lại, đảm bảo mức tín hiệu cần thiết. Smart Hub (Intelligent Hub) có chức năng tương tự như Active Hub, nhưng có tích hợp thêm chip có khả năng tự động dò lỗi - rất hữu ích trong trường hợp dò tìm và phát hiện lỗi trong mạng. Bridge - Bridge là thiết bị mạng thuộc lớp 2 của mô hình OSI (Data Link Layer). Bridge được sử dụng để ghép nối 2 mạng để tạo thành một mạng lớn duy nhất. Bridge được sử dụng phổ biến để làm cầu nối giữa hai mạng Ethernet. Bridge quan sát các gói tin (packet) trên mọi mạng. Khi thấy một gói tin từ một máy tính thuộc mạng này chuyển tới một máy tính trên mạng khác, Bridge sẽ sao chép và gửi gói tin này tới mạng đích. - Ưu điểm của Bridge là hoạt động trong suốt, các máy tính thuộc các mạng khác nhau vẫn có thể gửi các thông tin với nhau đơn giản mà không cần biết có sự "can thiệp" của Bridge. Một Bridge có thể xử lý được nhiều lưu thông trên mạng như Novell, Banyan... cũng như là địa chỉ IP cùng một lúc. Nhược điểm của Bridge là chỉ kết nối những mạng cùng loại và sử dụng Bridge cho những mạng hoạt động nhanh sẽ khó khăn nếu chúng không nằm gần nhau về mặt vật lý. Switch Switch đôi khi được mô tả như là một Bridge có nhiều cổng. Trong khi một Bridge chỉ có 2 cổng để liên kết được 2 segment mạng với nhau, thì Switch lại có khả năng kết nối được nhiều segment lại với nhau tuỳ thuộc vào số cổng (port) trên Switch. Cũng giống như Bridge, Switch cũng "học" thông tin của mạng thông qua các gói tin (packet) mà nó nhận được từ các máy trong mạng. Switch sử dụng các thông tin này để xây dựng lên bảng Switch, bảng này cung cấp thông tin giúp các gói thông tin đến đúng địa chỉ. - Ngày nay, trong các giao tiếp dữ liệu, Switch thường có 2 chức năng chính là chuyển các khung dữ liệu từ nguồn đến đích, và xây dựng các bảng Switch. Switch hoạt động ở tốc độ cao hơn nhiều so với Repeater và có thể cung cấp nhiều chức năng hơn như khả năng tạo mạng LAN ảo (VLAN). Router - Router là thiết bị mạng lớp 3 của mô hình OSI (Network Layer). Router kết nối hai hay nhiều mạng IP với nhau. Các máy tính trên mạng phải "nhận thức" được sự tham gia của một router, nhưng đối với các mạng IP thì một trong những quy tắc của IP là mọi máy tính kết nối mạng đều có thể giao tiếp được với router. - Ưu điểm của Router: Về mặt vật lý, Router có thể kết nối với các loại mạng khác lại với nhau, từ những Ethernet cục bộ tốc độ cao cho đến đường dây điện thoại đường dài có tốc độ chậm. - Nhược điểm của Router: Router chậm hơn Bridge vì chúng đòi hỏi nhiều tính toán hơn để tìm ra cách dẫn đường cho các gói tin, đặc biệt khi các mạng kết nối với nhau không cùng tốc độ. Một mạng hoạt động nhanh có thể phát các gói tin nhanh hơn nhiều so với một mạng chậm và có thể gây ra sự nghẽn mạng. Do đó, Router có thể yêu cầu máy tính gửi các gói tin đến chậm hơn. Một vấn đề khác là các Router có đặc điểm chuyên biệt theo giao thức - tức là, cách một máy tính kết nối mạng giao tiếp với một router IP thì sẽ khác biệt với cách nó giao tiếp với một router Novell hay DECnet. Hiện nay vấn đề này được giải quyết bởi một mạng biết đường dẫn của mọi loại mạng được biết đến. Tất cả các router thương mại đều có thể xử lý nhiều loại giao thức, thường với chi phí phụ thêm cho mỗi giao thức. Gateway - Gateway cho phép nối ghép hai loại giao thức với nhau. Ví dụ: mạng của bạn sử dụng giao thức IP và mạng của ai đó sử dụng giao thức IPX, Novell, DECnet, SNA... hoặc một giao thức nào đó thì Gateway sẽ chuyển đổi từ loại giao thức này sang loại khác. - Qua Gateway, các máy tính trong các mạng sử dụng các giao thức khác nhau có thể dễ dàng "nói chuyện" được với nhau. Gateway không chỉ phân biệt các giao thức mà còn còn có thể phân biệt ứng dụng như cách bạn chuyển thư điện tử từ mạng này sang mạng khác, chuyển đổi một phiên làm việc từ xa... PHẦN 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG MẠNG THỰC TẾ Địa Điểm Tiến Hành Thiết Kế Hệ Thống Mạng Trường trung học phổ thông Đặng Huy Trứ (Km9, xã Hương Chữ, Hương Trà, TT Huế) Tổng thể toàn bộ khuôn viên của trường THPT Đặng Huy Trứ Sơ lược về cơ sở hạ tầng của trường : Trường gồm 5 dãy nhà chính và một nhà thi đấu Dãy nhà Ban Giám Hiệu 2 tầng gồm 5 phòng Khu giảng đường A ( 1 tầng ) gồm 3 phòng học Khu giảng đường B ( 2 tầng ) gồm 16 phòng Tầng 1 gồm 8 phòng học Tầng 2 gồm 8 phòng : 1 phòng truyền thống , 1 thư viện , 1 phòng phát thanh , 2 phòng thực hành Tin , 1 phòng đa năng và 2 phòng học - Khu giảng đường C (2 tầng ) gồm 6 phòng Tầng 1 gồm 3 phòng học Tầng 2 gồm 3 phòng : 1 phòng thực hành hóa , 1 phòng thực hành sinh , 1 phòng thực hành lý Dãy nhà hội trường (1 tầng ) gồm 1 hội trường và 1 văn phòng đoàn Nhà thi đấu Yêu Cầu Của Hệ Thống Mạng , Lựa Chọn Công Nghệ Yêu Cầu Thiết Kế Yêu cầu về trang thiết bị Về cơ bản, hệ thống mạng của trường là một mạng có qui mô vừa với số lượng các nút mạng khoảng 150 - 200, sẽ hỗ trợ các ứng dụng đào tạo (dữ liệu, âm thanh và hình ảnh) tại các phòng thực hành chức năng cho học sinh trong trường. Vì vậy, trường cần phải xây dựng một hạ tầng mạng vững chắc, có năng lực lớn, có tính mở rộng và mềm dẻo, tính sẵn sàng cao, khả năng dự phòng tối đa, và hỗ trợ các dịch vụ thông minh trên mạng. - 7 server (IBM,HP)và nhiều thiết bị chuyên dụng như router, hub, switch (2900, 3500, 4500,..), Card giao tiếp mạng (NIC- Network Interface Card) - Cáp: cáp xoắn đôi(UTP), cáp quang Yêu cầu về hệ thống cáp - An toàn, thẩm mỹ: tất cả các dây mạng phải được bao bọc cẩn thận, cách xa các nguồn điện, các máy có khả năng phát sóng để tránh trường hợp bị nhiễu. Các đầu nối phải đảm bảo chất lượng, tránh tình trạng hệ thống mạng bị chập chờn. - Đúng chuẩn: EIA/TIA 568B - Tiết kiệm và linh hoạt: Hệ thống cáp phải được thiết kế sao chokinh tế nhất, dễ dàng trong việc di chuyển các trạm làm việc và có khả năng mở rộng sau này Yêu cầu về phần mềm Trên máy server Phân vùng partition cho máy thành 3 vùng - Cài đặt hệ điều hành Windows server 2003 (có xây dựng Domain), tạo 2 User + User dành cho admin quản lýDomain + User dànhh cho giáo viên giảng dạy - Cài đặt phần mềm bảo mật và antivirus cho máy như Symantec Antivirus (cài bản server) - Cài đặt các Driver cần thiết cho máy tính. - Cài đặt phần mềm quản lý máy : NetSupport School (Bản server) - Cài đặt bộ phần mềm Microsoft Office 2003 và bộ gõ tiếng Việt Vietkey. - Cài đặt các phần mềm phục vụ cho việc học tập như AutoCad, Corel Drawn, Photoshop, Adobe Reader, Microsoft Visual Studio… - Backup data bằng Symantec Ghost 11.5, để restore data. - Share dữ liệu để học sinh tự động lấy về sài từ máy chủ(Tạo đĩa mạng cho các học sinh trong phòng khi đăng nhập bằng User ) - Thiết lập Ip tỉnh cho máy chủ Trên máy client Phân vùng partition cho máy thành 3 vùng - Cài đặt hệ điều hành Windows XP Sp2 (gia nhập Domain ), và được đăng nhập bằng 2 User: + User để Admin cài đặt... thiết lặp máy + User để học sinh học tập và các đĩa mạng lưa dữ liệu - Cài đặt phần mềm bảo mật và antivirus cho máy như Symantec Antivirus (cài bản client kết nối từ máy chủ) - Cái đặt các Driver cần thiết cho máy tính. - Cài đặt phần mềm quản lý máy : NetSupport School (Bản Client) - Cài đặt bộ phần mềm Microsoft Office 2003 và bộ gõ tiếng Việt Vietkey. - Cài đặt các phần mềm phục vụ cho việc học tập như AutoCad, Corel Drawn, Photoshop, Adobe Reader, Microsoft Visual Studio… - Backup data bằng Symantec Ghost 11.5, để restore data. - Cài chương trình đóng băng Drive Vaccine ở partition C:// hệ đều hành -Thiết lập Ip động cho máy Client Tiêu chí đánh giá Hệ thống mạng cục bộ này phải đáp ứng các tiêu chí sau : Đáp ứng các yêu cầu dịch vụ Chọn lựa các thiết bị đáp ứng được tốt yêu cầu của hệ thống. Sử dụng công nghệ tiên tiến của các hãng nổi tiếng trên thế giới Hệ thống có tốc độ cao, băng thông lớn An toàn và bảo mật cao Đảm bảo tính ổn định và đáng tin cậy Đảm bảo tính nhất quán của thông tin Dể thay đổi và nâng cấp Chuẩn hoá hệ thống theo mô hình mở Giá thành hợp lý và hiệu quả cao Đáp ứng được những đòi hỏi về kinh tế Đáp ứng hoạt động của các ứng dụng Khả năng quản lý tập trung, quản lý từ xa. Hiệu suất cao. Lựa chọn công nghệ Về mô hình thiết kế mạng Nhóm đã lựa chọn dạng mạng kết hợp Bus-Star phù hợp với sự phân tán các dãy nhà trong khuôn viên trường. Cụ thể như sau: Bus: Đường dây cáp đi từ phòng điều hành mạng đến các dãy nhà A, B, E, H, phòng Hiệu bộ, Khoa Hóa,Thư viện với việc sử dụng Hệ thống cáp quang. Star: Sử dụng cáp xoắn đôi UTP(CAT 5) và cáp quang để chạy các đường dây ở các dãy phòng học. Cáp sử dụng trong mô hình này theo chuẩn TIA/EIA 586 B Về sử dụng giao thức truy cập đường truyền Sử dụng chuẩn IEEE 802.3 bao gồm cả 2 version băng tần cơ bản và băng tần mở rộng. Thiết Kế Hệ Thống Sơ Lược hệ thống Phòng điều hành đặt tại tầng 1 của dãy nhà Ban Giám Hiệu từ đó theo cáp quang mạng được phân bổ ra các hướng , các hệ thống phòng học bình thường không có cáp chạy tới Hệ thống mạng tập trung chủ yếu ở tầng 2 của khu giảng đường B với 2 phòng thực hành Tin với số lượng 96 máy ,1 thư viện 20 máy , phòng truyền thống với phòng đa năng 4 máy Số lượng máy bố trí ở khu nhà Ban Giám Hiệu là 15 máy Số lượng máy bố trí ở tầng 2 của khu giảng đường C là 15 máy tại 3 phòng thực hành Hóa , Lý . Sinh Số lượng máy bố trí ở dãy nhà Hội Trường 10 máy . và ở nhà thi đấu là 5 máy Sơ đồ chạy cáp Sơ đồ chi tiết của hệ thống mạng