đồ án xây dựng, thiết kế mạng LAN cho trường THPT phan bội châu

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP TUY HÒA
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN





ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Đề Tài: XÂY DỰNG HỆ THỐNG MẠNG LAN
CHO TRƯỜNG THPT PHAN BỘI CHÂU


Tháng 10/2014
Trang 1

MỞ ĐẦU
Từ khi chiếc máy tính đầu tiên ra đời cho đến nay máy tính vẫn khẳng định
vai trò lớn của nó trong sự phát triển kinh tế - xã hội.
Ngày nay công nghệ thông tin đã phát triển vượt bậc, tin học được ứng dụng
rộng rãi trong tất cả các ngành, các lĩnh vực của đời sống, đặc biệt là trong lĩnh vực
quản lý, trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống. Nó không những giải
quyết công việc một cách nhanh chóng mà còn đem lại hiệu quả kinh tế cao.
Sau quá trình học tập và nghiên cứu về chuyên đề thiết kế mạng doanh nghiệp cho
các cơ quan, xí nghiệp, trường học và được sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy
cố vấn học tập em cũng đã hoàn thành đồ án ” xây dựng hệ thống mạng LAN cho
trường THPT Phan Bội Châu ”.
Đồ án này gồm có 5 chương:

- Chương I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
- Chương II: TỔNG QUAN MẠNG MÁY TÍNH
- Chương III: MẠNG LAN VÀ THIẾT KẾ MẠNG LAN
- Chương IV: KHẢO SÁT và THIẾT KẾ HỆ THỐNG
- Chương V: CÀI ĐẶT VÀ CẤU HÌNH HỆ THỐNG
- Chương VI: KẾT LUẬN ĐỀ TÀI
Quá trình thực hiện đồ án gặp nhiều khó khăn vì kinh nghiệm thực tế còn hạn chế,
vì vậy em mong sẽ nhận được sự góp ý, nhận xét của quý thầy cô, các anh chị và các
bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.


Xin chân thành cảm ơn!

Trang 2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1. Giới thiệu đề tài
1.1.1. Lý do chọn để tài
Do nhu cầu trao đổi thông tin, chia sẻ tài nguyên mạng ngày càng thúc đẩy nhanh
quá trình phát triển của mạng máy tính. Ngày nay trong các phòng ban của các cơ quan
nào hầu như mạng máy tính cũng đã thâm nhập vào. Nhằm góp phần thêm vào quá
trình phát triển của nghành công nghệ thông tin nói chung cũng như giải quyết được
nhu cầu trao đổi thông tin, chia sẻ tài nguyên trong trường THPT Phan Bội Châu nói
riêng, đề tài “xây dựng hệ thống mạng LAN cho trường THPT Phan Bội Châu” được
thực hiện mang tính chất thực tế nhằm đem lại cho trường có được sự tiết kiệm về kinh
phí cho các thiết bị như : Máy tính, máy in, máy fax… chia sẻ tài nguyên thông tin giữa
các nhân viên- giáo viên giữa, các phòng ban. Điều này đem lại sự thuận tiện cho các
nhân viên - giáo viên, đẩy nhanh tốc độ làm việc tăng hiệu quả công việc của trường.
1.1.2. Mục tiêu đề tài
Mục đích mà em chọn đề tài này là nhằm giải quyết vấn đề an ninh, an toàn dữ liệu

nội bộ, góp phần làm thay đổi nội dung, phương pháp, phương thức dạy và học, đồng
thời cũng từng bước làm thay đổi phương thức quản lý như: Quản lý tài chính - tài sản,
quản lý nhân viên - giáo viên, quản lý học sinh, quản lý thông tin giáo dục đồng thời giúp
cho các nhân viên- giáo viên trong trường THPT Phan Bội Châu có thể trao đổi thông
tin, chia sẻ thêm dữ liệu giúp cho công việc của các nhân viên – giáo viên thêm thuận
tiện và sẽ đạt hiệu quả rất cao, mà làm được điều này thì trường sẽ rất có lợi cho việc
cơ cấu tổ chức các phòng ban, và hơn nữa là sẽ giảm cho trường một khoản chi phí rất
lớn. Việc xây dựng đề tài “xây dựng hệ thống mạng LAN cho trường THPT Phan Bội
Châu” cũng giúp cho em rất nhiều cho công việc sau này: Củng cố thêm kiến thức , kinh
nghiệm thiết kế các mô hình cách quản lý, hơn thế nữa là thông qua đề tài này nó sẽ
cung cấp cho em có thêm cái nhìn sâu hơn nữa về ngành công nghệ thông tin và có thể
ứng dụng sâu rộng vào trong thực tế cuộc sống của chúng ta.
Ngoài ra thiết kế hạ tầng mạng máy tính còn có thể liên kết cho các nhân viên (giáo
viên, học sinh, người sử dụng máy tính), có thể truy cập, sử dụng thuận tiện, nhanh
chóng rút ngắn thời gian và đem lại hiệu quả cao trong công việc…
Trang 3

1.1.3. Các giai đoạn thực hiện đề tài
Giai đoạn 1- Thu thập dữ liệu:
Khảo sát tình hình thực tiễn, thu thập dữ liệu (thu thập các yêu cầu từ phía người
dùng (nhà trường), phân tích yêu cầu, tìm các bài viết, tài liệu liên quan tham khảo…).
Nghiên cứu tài liệu, tìm hiểu phương pháp,tiếp cận đã biết, tham khảo các hệ thống
mạng ở các cơ quan, xí nghiệp, trường học… hiện tại đang sử dụng. Phác họa bức
tranh tổng thể, thiết kế giải pháp.
Giai đoạn 2- Thiết kế giải pháp:
Bắt đầu từ yêu cầu của khách hàng:
- Thiết kế sơ đồ mạng ở mức luận lý: Thiết kế sơ đồ mạng ở mức luận lý liên
quan đến việc chọn lựa mô hình mạng, giao thức mạng và thiết đặt các cấu hình cho
các thành phần nhận dạng mạng. Những vấn đề chung nhất khi thiết đặt cấu hình cho
mô hình mạng là:

- Định vị các thành phần nhận dạng mạng, bao gồm việc đặt tên cho Domain,
Workgruop, máy tính, định địa chỉ IP cho các máy,định cổng cho từng dịch vụ.
- Phân chia mạng con, thực hiện vạch đường đi cho thông tin trên mạng.
- Xây dựng chiến lược khai thác và quản lý tài nguyên mạng.
- Thiết kế sơ đồ mạng ở mức vật lý.
- Chọn hệ điều hành và các phần mềm ứng dụng.
- Cài đặt mạng các dịch vụ trên Server.


Giai đoạn 3- Tổng kết:
Khái quát hóa và rút ra kết luận chung cho đề tài:
- Viết báo cáo, công bố kết quả nghiên cứu đề.
Trang 4



CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH
2.1. Lịch sử ra đời của mạng máy tính
Vào giữa những năm 50, những hệ thống máy tính đầu tiên ra đời sử dụng bóng
đèn điện tử nên kích thước rất cồng kềnh và tiêu tốn nhiều năng lượng. Việc nhập dữ
liệu vào máy tính được thực hiện thông qua các bia đục lỗ và kết quả được đưa ra máy
in, điều này làm mất nhiều thời gian và bất tiện cho người dùng.
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 cứu 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 máy tính.
Đến đầu những năm 70, hệ thống thiết bị đầu cuối 3270 của IBM ra đời cho phép
khả năng tính toán của các trung tâm máy tính đến các vùng ở xa. Đến giữa những năm
70, IBM đã giới thiệu một loạt các thiết bị đầu cuối được thiết kế chế tạo cho lĩnh vực
ngân hàng, thương 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 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,và đó chính là hệ điều hành mạng đầu tiên.
2.2. Khái niệm mạng máy tính
Nói một cách cơ bản, mạng máy tính là hai hay nhiều máy tính được kết nối với
nhau theo một cách nào đó sao cho chúng có thể trao đổi thông tin qua lại với nhau.

Trang 5

Hình 2.2: 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 sao chép qua đĩa mềm, CD ROM gây rất nhiều bất tiện cho
người dùng. Các máy tính được kết nối thành mạng cho phép các khả năng:
- Nhiều người có thể sử dụng chung một phần mềm tiện ích.
- Chia sẻ kho dữ liệu dùng chung.
- Tăng độ tin cậy của hệ thống.
- Trao đổi tập tin, 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.
2.3. Phân loại mạng máy tính
2.3.1. Phân loại theo phạm vi địa lý
Mạng máy tính có thể phân bố trên vùng lãnh thổ nhất định và có thể phân bố trong
phạm vi một quốc gia hay quốc tế. Dựa vào phạm vi phân bố của mạng người ta chia ra
các loại mạng như sau:
- Mạng cục bộ LAN (Local Area Network) : là mạng được lắp đặt trong phạm vi
hẹp, khoảng cách giữa các nút mạng nhỏ hơn 10 Km. LAN thường được sử dụng trong
nội bộ cơ quan, xí nghiệp…Các LAN có thể được kết nối với nhau thành WAN.
- Mạng đô thị MAN (Metropolitan Area Network) : gần giống như mạng LAN

nhưng giới hạn của nó là một thành phố hoặc một trung tâm kinh tế- xã hội có bán kính
khoảng 100 Km trở lại. Mạng MAN nối kết các mạng LAN lại với nhau thông qua các
phương tiện truyền dẫn khác nhau (cáp quang, cáp đồng, sóng ) và các phương thức
truyền thông khác nhau.
- Mạng diện rộng WAN (Wide Area Network) : là mạng có phạm vi rất lớn, có
thể vượt biên giới quốc gia và thậm chí cả châu lục. Mạng WAN thường là mạng của
Trang 6

các công ty đa quốc gia hay toàn cầu, điển hình là mạng Internet. Do phạm vi rộng lớn
của mạng nên thông thường mạng WAN là tập hợp các mạng LAN, MAN nối lại với
nhau băng các phương tiện như: vệ tinh, (satellites), sóng viba (microwave), cáp quang,
cáp điện…
- Mạng toàn cầu GAN (Global Area Network) : là mạng được thiết lập trên phạm
vi trải rộng khắp các châu lục trên trái đất. Thông thường kết nối thông qua mạng viễn
thông và vệ tinh.
2.3.2. Phân loại theo cấu trúc mạng (Network Topology)
Cấu trúc topo (network topology) của mạng là kiến trúc hình học thể hiện cách bố trí
các đường dây cáp, sắp xếp các máy tính để kết nối thành mạng hoàn chỉnh. Thông
thường mạng có ba dạng cấu trúc cơ bản: Mạng dạng hình sao (Star topology), mạng
dạng vòng (Ring topology), mạng dạng tuyến ( Bus topology). Ngoài ba dạng kể trên
còn có một số dạng khác biến tướng từ ba dạng này như là: mạng dạng cây, mạng
dạng hình sao – vòng, mạng hình hỗn hợp…
Mạng máy tính có thể phân bố trên vùng lãnh thổ nhất định và có thể phân bố trong
phạm vi một quốc gia hay quốc tế. Dựa vào phạm vi phân bố của mạng người ta chia ra
các loại mạng như sau:
2.3.2.1. Mạng hình sao (Star Topology)
Mạng hình sao bao gồm một bộ kết nối trung tâm và các nút. Các nút này là các
trạm đầu và cuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng. Bộ nối trung tâm của
mạng điều phối mọi hoạt động trong mạng.
Mạng hình sao cho phép kết nối các máy tính và một bộ trung tâm (Hub) bằng cáp,

giải pháp này cho phép nối trực tiếp máy tính với Hub không cần thông qua trúc Bus,
tránh được các yếu tố gây ngưng trên mạng.
Trang 7


Hình 2.3.2.1: Cấu trúc mạng hình sao
Mô hình kết nối mạng hình sao ngày nay đã trở nên hết sức phổ biến. Với việc sử
dụng các bộ tập trung hoặc chuyển mạch, cấu trúc mạng hình sao có thể được mở rộng
mạng bằng cách tổ chức nhiều mức phân cấp, do vậy dễ dàng trong việc quản lý và vận
hành.
Ưu điểm của mạng hình sao:
- Hoạt động theo nguyên lý nối song song nên có một thiết bị nào đó ở một nút
thông tin bị hỏng thì mạng vẫn hoạt động bình thường.
- Cấu trúc mạng đơn giản và các thuật toán điều khiển ổn định.
- Mạng phù hợp với nhiều loại cáp khác nhau.
- Mạng có thể dễ dàng mở rộng hoặc thu hẹp.
- Dễ dàng kiểm soát nỗi, khắc phục sự cố. Đặc biệt do sử dụng kêt nối
điểm - điểm nên tận dụng được tối đa tốc độ của đường truyền vật lý.

Nhược điểm của mạng hình sao
- Khả năng mở rộng mạng hoàn toàn phụ thuộc vào khả năng của thiết bị.
- Trung tâm (HUB) có sự cố thì toàn mạng ngưng hoạt động.
Trang 8

- Mạng yêu cầu nối độc lập riêng rẽ từng thiết bị ở các nút thông tin đến trung
tâm , khoảng cách từ máy trung tâm rất hạn chế (100 m).
2.3.2.2. Mạng hình tuyến (Bus Topology)
Thực hiện theo cách bố trí hành lang, các máy tính và các thiết bị khác – các nút
mạng đều được nối với nhau trên một trục đường dây cáp chính để chuyển tải tín hiệu.
Tất cả các nút đều sử dụng chung đường dây cáp chính này.

Ở hai đầu dây cáp được bịt bởi một thiết bị gọi là terminator. Các tín hiệu và dữ liệu
khi truyền đi dây cáp đều mang theo địa chỉ của nơi đến.

Hình 2.3.2.2: Mô hình mạng hình tuyến
Ưu điểm của mạng hình tuyến
- Loại hình mạng này dùng dây ít nhất, chi phí thấp.
- Dễ lắp đặt và mở rộng.
- Một máy hỏng không ảnh hưởng đến các máy khác.
Nhược điểm của mạng hình tuyến
- Tốc độ sẽ bị ảnh hưởng khi di chuyển dữ liệu với dung lượng lớn.
- Khó quản trị và tìm nguyên nhân lỗi khi có sự cố.
- Một đoạn cáp backbone bị đứt sẽ ảnh hưởng đến toàn mạng.
Trang 9

- Hiệu năng giảm khi có máy tính khác được thêm vào.
2.3.2.3. Mạng hình vòng (Ring Topology)
Mạng dạng này được bố trí theo dạng xoay vòng, đường dây cáp được thiểt kế làm
thành một vòng khéo kín, tín hiệu được chạy theo một chiều nào đó. Các nút truyền tín
hiệu cho nhau mỗi thời điểm chỉ có một nút mà thôi. Dữ liệu truyền đi phải kèm theo một
địa chỉ cụ thể của mỗi trạm tiếp nhận.

Hình 2.3.2.3: Mô hình mạng dạng vòng
Ưu điểm của mạng dạng vòng
- Mạng dạng vòng có thuận lợi là nó có thể mở rộng mạng ra xa hơn, tổng
đường dây cần thiết ít hơn so với hai kiểu trên.
- Mỗi trạm có thể đạt được tốc độ tối đa khi truy nhập.
- Tất cả các máy tính có quyền truy cập như nhau.
Nhược điểm của mạng dạng vòng
- Đường dây phải khép kín, nếu bị ngắt ở một thời điểm nào dó thì toàn hệ
thống cũng bị ngưng.

- Phức tạp, chi phí thực hiện cao.
Trang 10

2.3.2.4 Mạng hình kết hợp
Kết hợp hình sao và tuyến (Star/ Bus topology) . Cấu hình mạng dạng này có bộ
phận tách tín hiệu (Spiter) 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, ARCNE là mạng dạng kết hợp Star/
Bus Topology. Cấu hình dạng này đưa lại sự uyển chuyển trong việc bố trí các đường
dây tương thích dễ dàng với bất cứ tòa nhà nào.

Hình 2.3.2.4 : Mô hình mạng kết hợp Star/Bus
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 tăng khoảng cách cần thiết.
Trang 11


Hình 2.3.2.4 : Mô hình mạng kết hợp Star/Ring
2.3.3. Phân loại theo phương pháp chuyển mạch (truyền dữ liệu)
2.3.3.1. Mạng chuyển mạch kênh (Circuit – Switched Network)
Trong trường hợp khi có hai trạm cần trao đổi thông tin với nhau thì giữa chúng sẽ
được thiết lập một kênh (Circuit) cố định và duy trì cho đến khi một trong hai bên ngắt
liên lạc. Các dữ liệu chỉ được truyền theo con đường cố định.
Mạng chuyển mạch kênh có tốc độ truyền cao và an toàn nhưng hiệu suất sử dụng
đường truyền thấp vì có lúc kênh bị bỏ không do cả hai bên đều hết thông tin cần truyền
trong khi các trạm khác không được phép sử dụng kênh truyền này và phải tiêu tốn thời
gian thiết lập con đường ( kênh) cố định giữa 2 trạm. Mạng điện thoại là ví dụ điển hình
của mạng chuyển mạch kênh.

2.3.3.2. Mạng chuyển mạch bản tin (Message Switch Network)
Thông tin cần truyền được cấu trúc theo một phân dạng đặc biệt gọi là bản tin. Trên
bản tin có ghi địa chỉ nơi nhận, các nút mạng căn cứ vào địa chỉ nơi nhận để chuyển
Trang 12

bản tin tới đích.Tùy thuộc vào điều kiện về mạng, các thông tin khác nhau có thể được
gửi đi theo các con đường khác nhau.
2.3.3.3. Mạng chuyển mạch gói (Packet Switch Network)
Phương pháp này mỗi thông báo được chia thành nhiều thành phần nhỏ hơn gọi là
các gói tin (packet) có khuôn dạng quy định trước. Mỗi gói tin cũng chứa các thông tin
điều khiển, trong đó có địa chỉ nguồn ( người gửi) và đích ( người nhận) của gói tin. Các
gói tin về một thông báo nào đó có thể được gửi đi qua mạng để đến đích bằng nhiều
con đường khác nhau. Căn cứ vào số thứ tự các gói tin được tái tạo thành thông tin ban
đầu.
Phương pháp chuyển mạch bản tin và phương pháp chuyển mạch gói là gần giống
nhau. Điểm khác biệt là các gói tin được giới hạn kích thước tối đa sao cho các nút
mạng có thể xử lý toàn bộ thông tin trong bộ nhớ mà không cần phải lưu trữ tạm thời
trên đĩa. Nên mạng chuyển mạch gói truyền các gói tin qua mạng nhanh hơn và hiệu
quả hơn so với chuyển mạch bản tin.
2.3.4. Phân loại theo chức năng
2.3.4.1. Mạng mô hình Client – Server
Mô hình Client/Server mô tả các dịch vụ mạng và các ứng dụng được sử dụng truy
cập các dịch vụ. Là mô hình phân chia các thao tác thành hai phần: phía Client cung
cấp cho người dùng một giao diện để yêu cầu dịch vụ mạng và phía Server tiếp nhận
các yêu cầu từ phía Client và cung cấp các dịch vụ một cách thông suốt cho người
dùng.
Chương trình Server được khởi động trên một máy chủ và ở trạng thái sẵn sàng
nhận các yêu cầu từ phía Client. Chương trình Client cũng được khởi động một cách
độc lập với chương trình Server. Yêu cầu dịch vụ được chương trình Client gửi đến
máy chủ cung cấp dịch vụ và chương trình Server trên máy chủ sẽ đáp ứng các yêu cầu

của Client. Sau khi thực hiện các yêu cầu từ phía Client, Server sẽ trở về trạng thái chờ
các yêu cầu khác.
Trang 13


Hình 2.3.4.1 : Mô hình Client/Server
2.3.4.2. Mạng ngang hang ( Peer- to- Peer)
Mạng ngang hàng là một mạng máy tính trong đó hoạt động của mạng chủ yếu dựa
vào khả năng tính toán và băng thông của các máy tham gia chứ không tập trung vào
một số nhỏ các máy chủ trung tâm như các mạng thông thường, một mạng ngang hàng
được định nghĩa không có máy chủ và máy khách nói cách khác, tất cả các máy tham
gia đều bình đẳng và được gọi là Peer, là một nút mạng đóng vai trò đồng thời là máy
khách và máy chủ đối với máy khác trong mạng. Mạng ngang hàng có hai loại : mạng
ngang hang thuần túy và mạng ngang hàng đồng đẳng lai. Mô hình này không có quá
trình đăng nhập tập trung, nếu đăng nhập vào mạng có thể sử dụng tất cả tài nguyên
trên mạng. Truy cập vào các tài nguyên phụ thuộc vào người đã chia sẽ các tài nguyên
đó, vì vậy có thể phải biết mật khẩu để có thể truy cập được tới các tài nguyên được
chia sẻ.

Trang 14

Hình 2.3.4.2 : Mô hình mạng ngang hàng
2.4. Sơ lược về mô hình 7 tầng OSI
2.4.1. Khái niệm
Mô hình OSI (Open Systems Interconnection Reference Model, viết ngắn là OSI
Model hoặc OSI Reference Model)-tạm dịch là Mô hình tham chiếu kết nối các hệ thống
mở -là một thiết kế dựa vào nguyên lý tầng cấp, lý giải một cách trừu tượng kỹ thuật kết
nối truyền thông giữa các máy vi tính và thiết kế giao thức mạng giữa chúng. Mô hình
này được phát triển thành một phần trong kế hoạch Kết nối các hệ thống mở (Open
Systems Interconnection) do ISO và IUT- khởi xướng. Nó còn được gọi là mô hình bảy

tầng OSI.
2.4.2. Mục đích
Mô hình OSI phân chia chức năng của một giao thức ra thành một chuỗi các tầng
cấp. Mỗi một tầng cấp có một đặc tính là nó chỉ sử dụng chức năng của tầng dưới nó,
đồng thời chỉ cho phép tầng trên sử dụng các chức năng của mình.Thông thường thì chỉ
có những tầng thấp hơn là được cài đặt trong phần cứng, còn những tầng khác được
cài đặt trong phần mềm.Tính năng chính của nó là quy định về giao diện giữa các tầng
cấp, tức qui định đặc tả về phương pháp các tầng liên lạc với nhau. Điều này có nghĩa
là cho dù các tầng cấp được soạn thảo và thiết kế bởi các nhà sản xuất, hoặc công ty,
khác nhau nhưng khi được lắp ráp lại, chúng sẽ làm việc một cách dung hòa (với giả
thiết là các đặc tả được thấu đáo một cách đúng đắn Việc phân chia hợp lí các chức
năng của giao thức khiến việc suy xét về chức năng và hoạt động của các chồng giao
thức dễ dàng hơn, từ đó tạo điều kiện cho việc thiết kế các chồng giao thức tỉ mỉ, chi
tiết, song có độ tin cậy cao. Mỗi tầng cấp thi hành và cung cấp các dịch vụ cho tầng
ngay trên nó, đồng thời đòi hỏi dịch vụ của tầng ngay dưới nó.Như đã nói ở trên, một
thực thi bao gồm nhiều tầng cấp trong mô hình OSI, thường được gọi là một "chồng
giao thức" (ví dụ như chồng giao thức TCP/IP).
Trang 15


Hình 2.4.2: Mô hình OSI

2.4.3. Các tầng của OSI
2.4.3.1. Lớp Application
Lớp trên cùng trong mô hình OSI là lớp Application. Thứ đầu tiên mà bạn cần hiểu
về lớp này là nó không ám chỉ đến các ứng dụng mà người dùng đang chạy mà thay
vào đó nó chỉ cung cấp nền tảng làm việc (framework) mà ứng dụng đó chạy bên trên.
Để hiểu lớp ứng dụng này thực hiện những gì, chúng ta hãy giả dụ rằng một người
dùng nào đó muốn sử dụng Internet Explorer để mở một FTP session và truyền tải một
file. Trong trường hợp cụ thể này, lớp ứng dụng sẽ định nghĩa một giao thức truyền tải.

Giao thức này không thểtruy cập trực tiếp đến người dùng cuối mà người dùng cuối này
vẫn phải sử dụng ứng dụng được thiết kế để tương tác với giao thức truyền tải file.
Trong trường hợp này, Internet Explorer sẽ làm ứng dụng đó.
2.4.3.2. Lớp Presentation
Lớp Presentation thực hiện một số công việc phức tạp hơn, tuy nhiên mọi thứ mà lớp
này thực hiện có thể được tóm gọn lại trong một câu. Lớp này lấy dữ liệu đã được cung
cấp bởi lớp ứng dụng, biến đổi chúng thành một định dạng chuẩn để lớp khác có thể
Trang 16

hiểu được định dạng này. Tương tự như vậy lớp này cũng biến đổi dữ liệu mà nó nhận
được từ lớp session thành dữ liệu mà lớp Application có thể hiểu được. Lý do lớp này
cần thiết đến vậy là vì các ứng dụng khác nhau có dữ liệu khác nhau. Để việc truyền
thông mạng được thực hiện đúng cách thì dữ liệu cần phải được cấu trúc theo một
chuẩn nào đó.
2.4.3.3. Lớp Session
Khi dữ liệu đã được biến đổi thành định dạng chuẩn, máy gửi đi sẽ thiết lập một
phiên –session với máy nhận. Đây chính là lớp sẽ đồng bộ hoá quá trình liên lạc của hai
máy và quản lý việc trao đổi dữ liệu. Lớp phiên này chịu trách nhiệm cho việc thiết lập,
bảo trì và kết thúc session với máy từ xa.
Một điểm thú vị về lớp session là nó có liên quan gần với lớp Application hơn với
lớp Physical. Có thể một số người nghĩ răng việc kết nối session m ạng như một chức
năng phần cứng, nhưng trong thực tế session lại được thiết lập giữa các ứng dụng. Nếu
người dùng đang chạy nhiều ứng dụng thì một số ứng dụng này có thể đã thiết lập
session với các tài nguyên ở xa tại bất kỳ thời điểm nào.
2.4.3.4. Lớp Transport
Lớp Transport chịu trách nhiệm cho việc duy trì vấn đề điều khiển luồng. Hệ điều
hành Windows cho phép người dùng có thể chạy nhiều ứng dụng một cách đồng thời,
chính vì vậy mà nhiều ứng dụng, và bản thân hệ điều hành cần phải truyền thông trên
mạng đồng thời. Lớp Transport lấy dữ liệu từ mỗi ứng dụng và tích hợp tất cả dữ liệu đó
vào trong một luồng. Lớp này cũng chịu trách nhiệm cho việc cung cấp vấn đề kiểm tra

lỗi và thực hiện khôi phục dữ liệu khi cần thiết. Bản chất mà nói, lớp Transport chịu
trách nhiệm cho việc bảo đảm tất cả dữ liệu từ máy gửi đến máy nhận.
2.4.3.5. Lớp Network
Lớp mạng Network là lớp có trách nhiệm quyết đ ịnh xem dữ liệu sẽ đến máy nhận
như thế nào. Lớp này nắm những thành phần như việc định địa chỉ, định tuyến, và các
giao thức logic. Bên cạnh đó lớp mạng cũng chịu trách nhiệm cho việc quản lý lỗi của
chính nó, cho việc điều khiển xếp chuỗi và điều khiển tắc nghẽn.
Trang 17

Việc sắp xếp các gói là rất cần thiết bởi mỗi một giao thức giới hạn kích thước tối đa
của một gói. Số lượng dữ liệu phải được truyền đi thường vượt quá kích thước gói lớn
nhất. Chính vì vậy mà dữ liệu được chia nhỏ thành nhiều gói nhỏ. Khi điều này xảy ra,
lớp mạng sẽ gán vào mỗi gói nhỏ này một số thứ tự nhận dạng.
Khi dữ liệu này đến được máy tính người nhận thì lớp mạng lại kiểm tra số thứ
nhận dạng của các gói và sử dụng chúng để sắp xếp dữ liệu đúng như những gì mà
chúng được chia lúc trước từ phía người gửi, bên cạnh đó còn có nhiệm vụ chỉ ra gói
nào bị thiếu trong quá trình gửi.
2.4.3.6. Lớp Data Link
Lớp liên kết dữ liệu Data Link có thể được chia nhỏ thành hai lớp khác; Media
Access Control (MAC) và Logical Link Control (LLC). MAC về cơ bản thiết lập sự nhận
dạng của môi trường trên mạng thông qua địa chỉ MAC của nó. Địa chỉ MAC là địa chỉ
được gán cho adapter mạng ở mức phần cứng. Đây là địa chỉ được sử dụng cuối cùng
khi gửi và nhận các gói. Lớp LLC điều khiển sự đồng bộ khung và cung cấp một mức
kiểm tra lỗi.
2.4.3.7. Lớp Physical
Lớp vật lý của mô hình OSI ám chỉ đến các chi tiết kỹ thuật của phần cứng. Lớp vật
lý định nghĩa các đặc điểm như định thời và điện áp. Lớp này cũng định nghĩa các chi
tiết kỹ thuật phần cứng được sử dụng bởi các adapter mạng và bởi cáp mạng (thừa
nhận rằng kết nối là kết nối dây). Để đơn giản hóa, lớp vật lý định nghĩa những gì đểnó
có thể truyền phát và nhận dữ liệu.

CHƯƠNG III: MẠNG LAN VÀ THIẾT KẾ MẠNG LAN
3.1. Giới thiệu mạng LAN
Trang 18

3.1.1. Khái niệm mạng LAN
Mạng cục bộ (Local Area Networks - LAN) là hệ thống tốc độ cao được thiết kế để
kết nối các máy tính và các thiết bị xử lý dữ liệu khác cùng hoạt động với nhau trong
một khu vực địa lý nhỏ như một tầng của tòa nhà, hoặc trong một tòa nhà Một số
mạng Lan có thể kết nối lại với nhau trong một khu vực làm việc. Có hai loại mạng LAN
khác nhau : LAN nối dây ( sử dụng các loại cáp) và LAN không nối dây ( sử dụng sóng
cao tầng hay tia hồng ngoại). Đặc trưng cơ bản của mạng cục bộ LAN:
- Quy mô của mạng nhỏ, phạm vi hoạt động khoảng vài Km. Các máy trong một
cơ quan, công ty, xí nghiệp… nối lại với nhau. Quản trị và bảo dưỡng đơn giản.
- Công nghệ truyền dẫn sử dụng trong mạng LAN thường là quảng bá (
Broadcast), bao gồm một cáp đơn nối tất cả các máy. Tốc độ truyền dữ liệu cao có thể
đến hàng trăm Gbps.
- Cấu trúc của mạng đa dạng : mạng hình Bus, hình vòng (Ring). Hình sao
(Star) và các loại mạng kết hợp, lai ghép…

Hình 3.1.1 : Mô hình mạng LAN
Các mạng Lan trở nên thông dụng vì nó cho phép những người sử dụng dùng
chung những tài nguyên quan trọng như máy in màu, ổ đĩa CD ROM ,các phần mềm
ứng dụng và những thông tin cần thiết khác. Trước khi phát triển công nghệ LAN các
Trang 19

máy tính là độc lập với nhau, bị hạn chế bởi số lượng các chương trình tiện ích, sau khi

kết nối mạng rõ ràng hiệu quả của chúng tăng lên gấp bội.
3.1.2. Các thiết bị nối mạng LAN
3.1.2.1. Hub – Bộ tập trung
Hub là một trong những yếu tố quan trọng nhất của LAN, nó được coi là Repeater
có nhiều cổng, đây là điểm kết nối dây trung tâm của mạng. Một Hub có từ 4 đến 24
cổng và có thề còn nhiều hơn.
Trong phần lớn các trường hợp, Hub được sử dụng trong các mạng 10BASE-T hay
100BASE-T.
Hub thường được dùng để nối mạng, thông qua những đầu cắm của nó người dùng
phổ biến, cần được cấp nguồn khi hoạt động, được sử dụng để khếch đại tín hiệu đến
và cho tín hiệu ra những cổng còn lại, đẩm bảo mức tín hiệu cần thiết. Smart 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.

Hình 3.1.2.1 : Hub
3.1.2.2. Bridge - cầu nối
Bridge là thiết bị mạng thuộc lớp 2 của mô hình OSI (Data Link Layer). Bridge là một
thiết bị có xử lý dùng để nối hai mạng giống nhau hoặc khác nhau, nó có thể dùng được
với các mạng có giao thức khác nhau Bridge được sử dụng phổ biến để làm cầu nối
giữa hai mạng Ethernet. Khi nhận được các gói tin Bridge chọn lọc và chỉ chuyển những
gói tin mà nó thấy cần thiết. Điều này cho phép Bridge trở nên có ích khi nối một vài
mạng với nhau và cho phép nó hoạt động một cách mềm dẻo.
Trang 20

Hiện nay, có hai loại Bridge đang được sử dụng là Bridge vận chuyển và Bridge
biên dịch. Bridge vận chuyển dùng để nối hai mạng cục bộ cùng sử dụng một giao thức
truyền thông của tầng liên kết dữ liệu, tuy nhiên mối mạng có thể sử dụng loại dây nối
khác nhau. Bridge vận chuyển không có khả năng thay đổi cấu trúc các gói tin mà nó
nhận được, nó chỉ quan tâm tới việc xem xét và vận chuyển gói tin đó. Bridge biên dịch
dùng để nối hai mạng cục bộ có giao thức khác nhau có khả năng chuyển một gói tin

thuộc mạng này sang mạng khác trước khi chuyển qua.
Người ta thường sử dụng Brigde trong các trường hợp sau:
- Mở rộng mạng hiện tại khi đã đạt tới khoảng cách tối đa do Brogde sau khi xử lý
gói tin đã phát lại gói tin trên tầng mạng còn lại nên tín hiệu tốt hơn bộ tiếp sức.
- Giảm tắc nghẽn mạng khi có quá nhiều trạm bằng cách sử dụng Brigde, khi đó
chúng ta chia mạng thành nhiều phần bằng các Brigde, các gói tin trong nội bộ trong
phần mạng sẽ không được phép qua phần mạng khác.
- Để nối các mạng có giao thức khác nhau. Một vài Brigde có khả năng lựa
chọn đối tượng vận chuyển. Nó có thể chỉ vận chuyển các gói tin của những địa chỉ xác
định.

Hình 3.1.2.2: Brigde


3.1.2.3. Switch – Bộ chuyển mạch
Trang 21

Switch đôi khi được mô tả như là một Brigde có nhiều cổng. trong khi một Brigde chỉ
có hai cổng để liên kết được hai segment mạng với nhau, thì Switch lại có khả năng kết
nối được nhiều segment lại với nhau tùy thuộc vào số cổng trên Switch. Cũng giống
như Brigde, Switch cũng lọc 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 tin đến đúng địa chỉ.
Ngày nay, trong các giao tiếp dữ liệu, Switch thường có hai chức năng chính là
chuyển các khung dữ liệu từ nguồn đến đích, và xây dựng 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).

Hình 3.1.2.3: Switch
3.1.2.4. Router – Bộ định tuyến

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.
Người ta chia Router thành hai loại: Router có phụ thuộc giao thức ( The Protocol
Dependent Router) và Router không phụ thuộc giao thức (The Protocol Independent
Router). Dựa vào phương thức xử lý các gói tin, Router có phụ thuộc giao thức chỉ thực
hiện tìm đường và chuyển từ mạng này sang mạng khác chứ không 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 và có thể chuyển đổi gói tin của giao thức này
sang gói tin của giao thức kia, nó cũng chấp nhận kích thíc các gói tin khác nhau. Để
Trang 22

ngăn chặn việc mất mát số liệu Router còn có thể nhận biết đường nào có thể vận
chuyển và ngừng vận chuyển khi tắc đường.

Hình 3.1.2.4 : Router
3.1.2.5. Card mạng – NIC
Card mạng đóng vai trò kết nối vật lý giữa các máy tính và cáp mạng nhưng card
mạng được lắp đặt vào khe mở rộng bên trong máy tính và máy phục vụ trên mạng.
Sau khi lắp card mạng, card được nối với cổng card để tạo nối kết vật lý thật sự giữa
máy tính đó với những máy tính còn lại của mạng.
Card mạng cũng nhận dữ liệu của cáp và chuyển dịch thành Byte để CPU máy tính
có thể hiểu được. Card chưa phần cứng và phần sụn (tức các thủ tục phần mềm ngắn
được lưu trữ trong bộ nhớ chỉ đọc) thực hiện các chức năng Logical Link Control và
Media Access Control.

Hình 3.1.2.5 : Card mạng
3.2. Các giao thức truy nhập đường truyền trên mạng LAN
Trang 23

Khi được cài đặt vào trong mạng máy tính thì các máy trạm phải tuân thủ theo
những quy tắc định trước để có thể sử dụng đường truyền, đó là phương thức truy
nhập đường truyền. Phương thức truy nhập đường truyền và nó 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 gửi hay nhận các gói thông tin. Có 3 phương thức cơ bản như sau:
3.2.1. 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). CSMA/CD là giao thức cải tiến của CSMA (nghe
trước khi nói – Listen before talk).
Nguyên tắc hoạt động: Khi một trạm truyền dữ liệu, trước hết nó sẽ phải “nghe” xem
đường truyền “bận” hay “rỗi”. Nếu “rỗi” nó sẽ truyền dữ liệu đi ( theo khuôn dạng chuẩn),
nếu đường truyền “bận” thì nó sẽ thực hiện 1 trong 3 giải thuật sau:
- Trạm tạm “rút lui” chờ đợi trong một thời gian ngẫu nhiên, sau đó lại bắt đầu
nghe đường truyền (Non Persistent).
- Trạm tiếp tục “nghe” đến khi đường truyền rỗi thì truyền dữ liệu đi với xác suất
bằng 1 (Persistent).
- Trạm tiếp tục “nghe” đến khi đường truyền rỗi thì truyền dữ liệu đi với xác suất
bằng 0<p<1 xác định trước (p- persistent).
Ưu nhược điểm của từng giải thuật trên: giải thuật 1 có hiệu quả trong việc chống
xung đột. Tuy nhiên, có thể có thời gian “chết” của đường truyền vì cả hai cùng đợi. Giải
thuật 2 ngược lại, cố gắng giảm được thời gian “chết” của đường truyền nhưng nếu có
hơn một trạm cùng truyền thì khả năng xảy ra xung đột sẽ cao hơn. Giải thuật 3 với giá
trị p chọn một cách hợp lý có thể tối thiểu hóa được khả năng xung đột cũng như giảm
được thời gian “chết” của đường truyền.
Tuy nhiên, xung đột xảy ra thường do độ trễ truyền dẫn. CSMA thực chất là các
trạm chỉ “nghe trước khi nói” mà không “nghe trong khi nói” nên thực tế cs xung đột
nhưng các trạm vẫn không thể biết và tiếp tục truyền dữ liệu dẫn đến tắc nghẽn, xung

Trang 24

đột thông tin trên đường truyền. Giải pháp CSMA/CD có thể phát hiện xung đột như
sau:
- Khi một trạm đang truyền, vẫn tiếp tục “nghe” đường truyền. Nếu phát hiện
thấy xung đột, nó ngừng ngay việc truyền nhưng vẫn tiếp tục gửi sóng mang đi thêm
một thời gian đẻ đảm bảo rằng các trạm trên mạng đều có thể “nghe” được xung đột.
- Sau đó, trạm chờ đợi trong một thời gian ngẫu nhiên, nó tiếp tục thử truyền lại
theo nguyên tắc các giải thuật của CSMA.
Với CSMA/CD, thời gian chiếm dụng vô ích đường truyền giảm xuống đúng bằng
thời gian dùng để phát hiện một xung đột. CSMA/CD cũng sử dụng 3 giải thuật “kiên
nhẫn” của CSMA, trong đó giải thuật 2 được dùng hơn cả.
3.2.2. 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, 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.

Hình 3.2.2: Cấu trúc mạng dạng vòng của FDDL
3.3. Các kỹ thuật chuyển mạch trong mạng LAN
3.3.1. Phân đoạn trong mạng LAN
3.3.1.1. Mục đích