đồ án kỹ thuật điện điện tử Vai trò là thiết bị tại lớp 3 của mô hình OSI

MỤC LỤC
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH
I. SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG MÁY TÍNH
1.1. Lịch sử phát triển
1.2. Mục đích xây dựng mạng máy tính
1.3. Các yếu tố của mạng máy tính
1.3.1. Đường truyền vật lý
1.3.2. Kiến trúc mạng
1.4. Phân loại mạng máy tính
1.4.1. Phân loại theo khoảng cách địa lý
1.4.2. Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch
II. MẠNG MÁY TÍNH CỤC BỘ (LAN)
2.1. Tổng quan về mạng cục bộ
2.2. Cấu hình mạng cục bộ
2.2.1. Phần mềm
2.2.2. Phần cứng
2.3. Cấu trúc liên kết mạng cục bộ
2.3.1. Cấu trúc liên kết hình sao (Star)
2.3.2. Cấu trúc liên kết dạng bus
2.3.3. Cấu trúc liên kết dạng vòng (Ring)
2.3.4. Mạng dạng kết hợp
2.4. Các phương tiện truyền dẫn
2.4.1. Cáp xoắn đôi
2.4.2. Cáp đồng trục
2.4.3. Cáp sợi quang
2.5. Hệ thống truyền dẫn
2.6. Các phương pháp truy nhập đường truyền
2.6.1. CSMA/CD
Trang

2.6.2. Token Bus
2.6.3. Token Ring
2.6.4. So sánh CSMA/CD với các phương pháp dùng thẻ bài
2.7. Các thiết bị kết nối chính của LAN
2.7.1. Bộ lặp (Repeater)
2.7.2. Cầu nối (Bridge)
2.7.3. Router (Bộ chọn đường)
2.7.4. Bộ chuyển tiếp (Switch)
2.7.5. HUB (Bộ tập chung)
2.7.6. Modem (Bộ điều chế và giải điều chế)
2.7.7. CSU/DSU
CHƯƠNG II: KIẾN TRÚC PHÂN TẦNG VÀ MÔ HÌNH OSI
2.1. Kiến trúc phân tầng
2.2. Mô hình OSI
2.3. Vai trò và chức năng của các tầng trong mô hình OSI
2.3.1. Tầng Vật lý (Physical Layer)
2.3.2. Tầng Liên kết dữ liệu (Data Link Layer)
2.3.3. Tầng Mạng (Network Layer)
2.3.4. Tầng Giao vận (Transport Layer)
2.3.5. Tầng Phiên (Session Layer)
2.3.6. Tầng Trình diễn (Presentation Layer)
2.3.7. Tầng Ứng dông (Application Layer)
CHƯƠNG III: CÁC CHUẨN MẠNG CỤC BỘ
3.1. Các chuẩn IEEE 802.X và ISO 8802.X
3.2. Các chuẩn khác
3.2.1. FDDI và CDDI
3.2.2. MAP và TOP
3.2.3. ARCnet
3.2.4. Mạng cục bộ ảo
CHƯƠNG IV: HỌ GIAO THỨC TCP/IP

4.1. Mô hình các tầng TCP/IP
4.2. Các giao thức tầng xử lý
4.3. Giao thức tầng Trạm – Trạm
4.3.1. Giao thức TCP
4.3.2. Giao thức UDP
4.4. Các giao thức tầng liên mạng
4.4.1. Giao thức IP
4.4.2. Giao thức ICMP
4.4.3. Giao thức ARP
4.4.4. Giao thức tầng liên mạng khác
4.5. Giao thức tầng Giao diện mạng
Chương V: An toàn thông tin trên mạng
5.1. Mở đầu
5.2. Các mức bảo vệ an toàn
5.2.1. Quyền truy nhập
5.2.2. Đăng ký tên/ mật khẩu
5.2.3. Mã hoá thông tin
5.2.4. Bảo vệ vật lý
5.2.5.Tường lửa
5.3. Bảo vệ thông tin bằng mật mã
5.3.1 Mật mã dữ liệu
5.3.2.Các phương pháp mật mã
5.3.2.1. Phương pháp đổi chỗ
5.3.2.2. Phương pháp thay thế
5.3.2.3. Phương pháp chuẩn DES
5.3.2.4. Khoá công khai
5.3.2.5. So sánh các phương pháp mật mã
CÁC TỪ VIẾT TẮT
TÀI LIỆU THAM KHẢO
LỜI NÓI ĐẦU

Tin học và Viễn thông là hai thành phần cốt lõi của Công nghệ thông tin.
Trong những năm gần đây, nhiều dự án phát triển công nghệ thông tin ở nước
ta đã được triển khai theo các giải pháp tổng thể trong đó tích hợp hạ tầng
truyền thông máy tính với các chương trình Tin học ứng dụng. Mạng máy
tính không còn là một thuật ngữ thuần tuý khoa học mà đang trở thành một
đối tượng nghiên cứu và ứng dụng của nhiều người có nghề nghiệp và phạm
vi hoạt động khác nhau. Nhu cầu hiểu biết về mạng máy tính ngày càng cao
và không chỉ dừng lại ở mức người sử dụng mà còn đi sâu hơn để làm chủ hệ
thống với tư cách là một kỹ sư về mạng máy tính. Mạng máy tính, đặc biệt là
mạng LAN là phổ biến nhất vì tính tập chung, thống nhất và dễ quản lý
đồng thời phản ánh nhu cầu thực tế của các cơ quan, trường học, doanh
nghiệp cần kết nối các hệ thống đơn lẻ thành mạng nội bộ để tạo khả năng
trao đổi thông tin, phân chia tài nguyên quý giá
Trong cuốn "Đồ án tốt nghiệp" của mình về mạng máy tính cục bộ
(LAN), em xin trình bày một số vấn đề sau:
Chương I: Tổng quan về mạng máy tính.
Chương II: Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI.
Chương III: Các chuẩn mạng LAN.
Chương IV: Họ giao thức TCP/IP.
Chương V: An toàn thông tin trên mạng.
Em xin chân thành cảm ơn sự dạy dỗ của các thầy cô trong khoa điện tử
– viễn thông và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của thầy giáo Vũ
Đức Lý để cuốn "Đồ án tốt nghiệp" này của em được hoàn thành đúng thời
hạn. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng trong cuốn đồ án này không thể không có
được những thiếu xót, em rất mong nhận được những sự góp ý quý báu từ
phía các thầy cô giáo và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn.
Hà nội, tháng 3 năm 2006.
Sinh viên
Đàm Mạnh Hiệp
Chương I:

TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH
I. SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG MÁY TÍNH
Sự kết hợp máy tính với các hệ thống truyền thông đặc biệt là Viễn
thông đã tạo ra sự chuyển biến có tính cách mạng trong vấn đề tổ chức khai
thác và sử dụng các hệ thống máy tính. Mô hình tập chung dùa trên các máy
tính lớn với phương thức khai thác theo "lô" đã được thay thế bởi một mô
hình tổ chức sử dụng mới, trong đó các máy tính đơn lẻ được kết nối lại để
cùng thực hiện công việc. Một môi trường làm việc nhiều người sử dụng phân
tán đã hình thành, cho phép nâng cao hiệu quả khi khai thác tài nguyên chung
từ những vị trí địa lý khác nhau. Các hệ thống như thế được gọi là các mạng
máy tính.
Mạng máy tính ngày nay đã trở thành một lĩnh vực nghiên cứu phát triển
và ứng dụng cốt lõi của công nghệ thông tin, bao gồm rất nhiều vấn đề, từ
kiến trúc đến các nguyên lý thiết kế, cài đặt và các mô hình ứng dụng.
1.1.Lịch sử phát triển
Từ những năm 60 đã xuất hiện các mạng xử lý trong đó các trạm cuối thụ
động được nối vào mét máy xử lý trung tâm. Máy xử lý trung tâm làm tất cả
mọi việc, từ quản lý các thủ tục truyền dữ liệu, quản lý sự đồng bộ của các
trạm cuối, quản lý các hàng đợi đến việc xử lý các ngắt từ các trạm cuối
Để giảm nhiệm vụ của máy xử lý trung tâm, người ta thêm vào các bộ tiền xử
lý để nối thành một mạng truyền tin, trong đó các thiết bị tập chung và dồn
kênh dùng để tập chung các tín hiệu chuyển tới từ trạm cuối trên cùng một
đường truyền. Bộ dồn kênh có khả năng chuyển song song các thông tin do
trạm cuối gửi tới, còn bộ tập chung không có khả năng đó và phải dùng bộ
nhớ đệm để lưu trữ tạm thời các thông tin.
Từ đầu những năm 70, các máy tính đã được nối với nhau trực tiếp để
tạo thành một mạng máy tính nhằm phân tán tải của hệ thống và tăng độ tin
cậy.
Còng trong những năm 70, bắt đầu xuất hiện khái niệm Mạng truyền
thông (Communication Network), trong đó các thành phần chính của nó là

các nót mạng, được gọi là các bộ chuyển mạch dùng để hướng thông tin tới
đích của nó.
Các nót mạng được nối với nhau bằng đường truyền, còn các máy tính
xử lý thông tin của người sử dụng (Host) hoặc các trạm cuối được nối trực
tiếp vào nót mạng để khi cần thì trao đổi thông tin qua mạng. Bản thân các
nót mạng thường cũng là máy tính nên có thể đồng thời đóng cả vai trò máy
của người sử dụng.
Từ thập kỷ 80 trở đi thì việc kết nối mạng mới được thực hiện rộng rãi
nhờ tỷ lệ giữa giá thành máy tính và chi phí truyền tin đã giảm đi rõ rệt do sự
bùng nổ của các thế hệ máy tính cá nhân.
1.2.Mục đích xây dựng mạng máy tính
Các máy tính được kết nối thành mạng máy tính nhằm đạt tới các mục
tiêu chính sau đây:
− Làm cho các tài nguyên có giá trị cao (thiết bị, chương trình, dữ
liệu ) trở nên khả dụng đối với bất kỳ người sử dụng nào trên mạng (không
cần quan tâm đến vị trí địa lý của tài nguyên và người sử dụng).
− Tăng độ tin cậy của hệ thống nhờ khả năng thay thế khi xảy ra sự
cố đối với một máy tính nào đó (Rất quan trọng đối với các ứng dụng thời
gian thực).
Ta thấy rằng khi hoạt động của máy tính là đơn lẻ thì chỉ xử lý được
những công việc nhỏ mà thôi. Để có thể lấy dữ liệu, phần mềm từ máy tính
này sang máy tính khác đòi hỏi phải sử dụng thêm bộ nhớ phụ như: đĩa mềm,
đĩa cứng hoặc phải tháo gỡ ổ đĩa cứng của máy tính này sang máy khác
copy. Khi các máy tính được kết nối lại với nhau thì mọi việc trở nên đơn
giản, nhanh gọn hơn và hiệu quả công việc cũng lớn hơn rất nhiều. Bất cứ
máy tính nào trong mạng đều có thể sử dụng tài nguyên của mạng và đồng
thời nó cũng làm tăng tài nguyên của mạng.
Ví dụ: Máy in (Printer), nếu giả sử các máy tính không được nối mạng
với nhau, có 3 lùa chọn cho việc in Ên:
− Mua máy in cho tất cả các máy tính.

− Di chuyển máy in tới máy tính có nhu cầu cần in.
− Chép các tập tin cần in vào đĩa mang đến máy có máy in để in.
Không có lùa chọn nào là tốt. Mua nhiều máy in thì tốn chi phí. Di
chuyển máy in thường xuyên là cách tốt nhất để làm hư máy in hay máy tính.
Và di chuyển các tập tin bằng đĩa đòi hỏi tập tin phải nhỏ (chép đĩa mềm) hay
các máy tính phải có đĩa ngoài có dung lượng lớn. Và điều tốt nhất là khi nối
mạng thì máy in sẽ kết nối với mạng thông qua thiết bị Print Server. Khi đó
dù ta đang ở đâu khi sử dụng máy tính có nối mạng với máy in thì ta đều có
thể sử dụng được máy in thông qua thiết bị Print Server.
Mạng máy tính đã giúp xoá bỏ những bất lợi khi sử dụng máy tính đơn
lẻ. Người sử dụng mạng có thể truy cập nhanh hơn, đón đầu những ứng dụng
phát minh mới trên phạm vi rất lớn như toàn thế giới.
1.3.Các yếu tố của mạng máy tính
Từ đây, ta có thể định nghĩa: Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính
được nối với nhau bởi các đường truyền vật lý theo mét kiến tróc nào đó.
1.3.1. Đường truyền vật lý
Đường truyền vật lý dùng để chuyển các tín hiệu điện tử giữa các máy
tính. Các tín hiệu điện tử đó biểu thị các giá trị dữ liệu dưới dạng các xung nhị
phân. Tất cả các tín hiệu được truyền giữa các máy tính đều thuộc một dạng
sóng điện từ (EM) nào đó, trải từ các tần số radio tới sóng cực ngắn (viba) và
tia hồng ngoại. Tuỳ theo các tần số của sóng điện từ có thể dùng các đường
truyền vật lý khác nhau để truyền các tín hiệu.
Các tần số radio có thể truyền bằng cáp điện (dây xoắn đôi hoặc đồng
trục) hoặc bằng phương tiện quảng bá.
Sóng cực ngắn (viba) thường được dùng để truyền giữa các trạm mặt đất
và vệ tinh. Chúng cũng được dùng để truyền các tín hiệu quảng bá từ một
trạm phát tới nhiều trạm thu.
Tia hồng ngoại là lý tưởng đối với nhiều loại truyền thông mạng. Nó có
thể truyền giữa hai điểm hoặc quảng bá từ một điểm đến nhiều máy thu. Tia
hồng ngoại và các tần số cao hơn của ánh sáng có thể truyền qua các loại cáp

sợi quang.
Các đặc trưng cơ bản của đường truyền vật lý là dải thông, độ suy hao và
độ nhiễu điện từ.
+ Dải thông của một đường truyền chính là độ đo phạm vi tần số
mà nó có thể đáp ứng được. Ví dụ, dải thông của đường điện thoại là
400ữ4000 Hz, cã nghĩa là nó có thể truyền các tín hiệu với các tần số nằm
trong phạm vi tần số từ 400 đến 4000 chu kỳ/giây.
Tốc độ truyền dữ liệu trên đường truyền được gọi là thông lượng của
đường truyền - thường được tính bằng số lượng bít được truyền đi trong 1
giây (bps). Thông lượng còn được đo bằng một đơn vị khác là boud. Boud
biểu thị số lượng thay đổi tín hiệu trong một giây. Hai đơn vị boud và bit/s
không phải lúc nào cũng đồng nhất vì mỗi thay đổi tín hiệu có thể tương ứng
với vài bít. Chỉ trong trường hợp mỗi thay đổi tín hiệu tương ứng với 1 bít thì
hai tốc độ (theo boud và theo bit/s) mới bằng nhau.
Dải thông của cáp truyền phụ thuộc vào độ dài cáp. Cáp ngắn nói chung
có thể dải thông lớn hơn so với cáp dài. Bởi vậy khi thiết kế cáp cho mạng
phải chỉ rõ độ dài chạy cáp tối đa, vì ngoài giới hạn đó chất lượng truyền tín
hiệu không còn đảm bảo.
+ Độ suy hao là độ đo sự yếu đi của tín hiệu trên đường truyền. Nó
cũng phụ thuộc vào độ dài cáp.
+ Độ nhiễu điện từ (EMI – Electromagnetic Interference) gây ra
bởi tiếng ồn điện từ bên ngoài làm ảnh hưởng đến tín hiệu trên đường truyền.
Hiện nay có hai loại đường truyền được sử dụng trong công việc kết nối
mạng máy tính là đường truyền hữu tuyến (Cable) và đường truyền vô tuyến
(Wireless).
Đường truyền hữu tuyến gồm:
+ Cáp đồng trục (Coaxial Cable).
+ Cáp xoắn đôi (Twisted Pair Cable), gồm 2 loại: có bọc kim
(Shielded) và không bọc kim (Unshielded).
+ Cáp sợi quang (Fiber Optic Cable).

Đường truyền vô tuyến gồm có:
+ Radio.
+ Sóng cực ngắn (Viba).
+ Tia hồng ngoại (Infrared).
1.3.2. Kiến trúc mạng
Kiến trúc mạng máy tính thể hiện cách nối các máy tính với nhau ra sao
và tập hợp các quy tắc, quy ước mà tất cả các thực thể tham gia truyền thông
trên mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt.
Cách nối máy tính được gọi là hình trạng (Topology) của mạng (gọi tắt
là Topo mạng).
Tập hợp các quy tắc, quy ước truyền thông được gọi là giao thức
(Protocol) của mạng.
∗Topo mạng:
Có hai kiểu nối mạng chủ yếu là điểm - điểm (Point-to-Point) và quảng
bá (broadcast hay Point-to-Multipoint).
− Kiểu điểm - điểm: Các đường truyền nối từng cặp nót với nhau
và mỗi nót đều có trách nhiệm lưu trữ tạm thời sau đó chuyển tiếp dữ liệu đi
cho tới đích. Do cách thức làm việc như thế nên mạng kiểu này còn gọi là
mạng "lưu và chuyển tiếp" (Store and Forward).
− Kiểu quảng bá: Tất cả các nót phân chia chung một đường
truyền vật lý. Dữ liệu được gửi đi từ một nót nào đó sẽ có thể được tiếp nhận
bởi tất cả các nót còn lại, bởi vậy cần chỉ ra địa chỉ đích của dữ liệu để mỗi
nót căn cứ vào đó kiểm tra dữ liệu có phải dành cho mình hay không.
∗Giao thức mạng:
Việc truyền tín hiệu trên mạng cần phải có những quy tắc, quy ước về
nhiều mặt, từ khuôn dạng (cú pháp, ngữ nghĩa) của dữ liệu cho tới các thủ tục
gửi, nhận dữ liệu, kiểm soát hiệu quả và chất lượng truyền tin, xử lý các lỗi,
sự cố. Yêu cầu về xử lý và trao đổi thông tin của người sử dụng càng cao thì
các quy tắc càng nhiều và phức tạp hơn. Tập hợp tất cả các quy tắc, quy ước
đó được gọi là giao thức (protocol) của mạng. Tuỳ theo sự lùa chọn của nhà

thiết kế mà có thể sử dụng các giao thức khác nhau.
1.4.Phân loại mạng máy tính
Có nhiều cách phân loại mạng máy tính khác nhau tuỳ thuộc vào yếu tố
chính được chọn làm chỉ tiêu phân loại, chẳng hạn như "khoảng cách địa lý",
"kỹ thuật chuyển mạch", hay "kiến trúc mạng"
1.4.1. Phân loại theo khoảng cách địa lý:
− Mạng cục bộ (LAN – Local Area Networks): Là mạng nhỏ nhất
trong vài kilomet (như trong một toà nhà, khu trường học ) với khoảng cách
lớn nhất giữa các máy tính nót mạng chỉ trong vòng vài chục kilomet trở lại.
Công nghệ LAN cho phép kết nối từ một số đến vài nghìn máy tính cùng
trong mét LAN. Chi phí cho công nghệ LAN tăng lên khi kết nối nhiều máy
tính, bởi vì nó đòi hỏi dung lượng đường truyền cũng phải tăng.
− Mạng đô thị (MAN – Metropolitan Area Networks): Là mạng
được cài đặt trong phạm vi một đô thị hoặc một trung tâm kinh tế – xã hội có
bán kính khoảng 100 km trở lại. Kết nối của MAN thông qua đường truyền
tốc độ cao (50ữ100 Mbps).
− Mạng diện rộng (WAN – Wide Area Networks): Kết nối máy tính
trong nội bộ các quốc gia hay giữa các quốc gia trong cùng một châu lục.
Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông. Các
WAN có thể kết nối với nhau thành GAN hay tự nó đã là GAN.
− Mạng toàn cầu (GAN – Globle Area Networks): Kết nối máy
tính từ các châu lục khác nhau. Thông thường kết nối này được thực hiện
thông qua mạng viễn thông và vệ tinh.
1.4.2. Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch
+ Mạng chuyển mạch kênh (Circuit Switched Networks):
Khi có hai thực thể cần trao đổi thông tin với nhau thì giữa chúng sẽ
được thiết lập một "kênh" cố định và được duy trì cho đến khi mét trong hai
bên ngắt liên lạc. Các dữ liệu chỉ được truyền theo con đường cố định đó.
Nhược điểm:
− Tốn thời gian để thiết lập con đường (kênh) cố định giữa hai thực

thể.
− Hiệu suất sử dụng đường truyền không cao vì sẽ có lúc kênh bị
bỏ không do cả hai bên đều hết thông tin cần truyền trong khi các thực thể
khác không được phép sử dụng kênh truyền này.
Mạng điện thoại là một ví dụ điển hình của mạng chuyển mạch kênh.
+ Mạng chuyển mạch thông báo (Massage Switched Networks):
Thông báo là một đơn vị thông tin của người sử dụng có khuôn dạng
được quy định trước. Mỗi thông báo đều có chứa vùng thông tin điều khiển
trong đó chỉ định rõ đích của thông báo. Căn cứ vào thông tin này mà mỗi nót
trung gian có thể chuyển thông báo tới nót kế tiếp theo đường dẫn tới đích của
nó. Như vậy, mỗi nót cần lưu trữ tạm thời để "đọc" thông tin điều khiển trên
thông báo để rồi sau đó chuyển tiếp thông báo đi. Tuỳ thuộc vào điều kiện của
mạng, các thông báo khác nhau có thể được gửi đi trên các con đường khác
nhau.
Ưu điểm:
− Hiệu suất sử dụng đường truyền cao vì không bị chiếm dụng độc
quyền mà được phân chia giữa nhiều thực thể.
− Mỗi nót mạng (hay nót chuyển mạch thông báo) có thể lưu trữ
thông báo cho tới khi kênh truyền rỗi mới gửi thông báo đi, do đó giảm được
tình trạng tắc nghẽn mạng.
− Có thể điều khiển việc truyền tin bằng cách sắp xếp độ ưu tiên
cho các thông báo.
− Có thể tăng hiệu suất sử dụng dải thông của mạng bằng cách gán
địa chỉ quảng bá để gửi thông báo đồng thời tới nhiều đích.
Nhược điểm:
Không hạn chế kích thước của các thông báo, có thể dẫn tới phí tổn lưu
trữ tạm thời cao và ảnh hưởng đến thời gian đáp (response time) và chất
lượng truyền đi. Do vậy mà nó thích hợp với các dịch vụ thông tin kiểu thư
điện tử (Electrocnic Email) hơn là với các áp dụng có tính thời gian thực vì
tồn tại độ trễ nhất định do lưu trữ và xử lý thông tin điều khiển tại mỗi nót.

+ Mạng chuyển mạch gói (Packet Switched Networks):
Mỗi thông báo được chia thành nhiều phần nhỏ hơn được gọi là các gãi
tin (Packet) có khuôn dạng quy định trước. Mỗi gói tin cũng chứa thông tin
điều khiển, trong đó có địa chỉ nguồn (người gửi) và đích (người nhận) của
gói tin. Các gói tin thuộc về cùng một thông báo nào đó có thể được gửi đi
qua mạng để tới đích bằng nhiều con đường khác nhau.
Ưu điểm: Các gói tin được giới hạn kích thước tối đa sao cho các nót
mạng có thể xử lý toàn bộ gói tin trong bộ nhớ mà không cần phải lưu trữ tạm
thời trên đĩa. Vì vậy nên mạng chuyển mạch gói truyền các gói tin qua mạng
nhanh hơn và hiệu quả hơn mạng chuyển mạch thông báo.
Nhược điểm: Việc tập hợp các gói tin để tạo lại thông báo ban đầu của
người sử dụng, đặc biệt trong trường hợp các gói được truyền theo nhiều
đường khác nhau là rất khó khăn. Do đó cần phải đặt các cơ chế "đánh dấu"
gói tin và phục hồi các gói tin bị thất lạc hoặc bị truyền lỗi cho các nót mạng.
Do có ưu điểm mềm dẻo và hiệu suất cao hơn nên hiện nay mạng chuyển
mạch gói được dùng phổ biến hơn các mạng chuyển mạch thông báo. Việc
tích hợp cả hai kỹ thuật chuyển mạch (kênh và gói) trong một mạng thống
nhất gọi là mạng dịch vụ tích hợp số (ISDN – Intergrated Services Digital
Networks) và nó đang là một trong những xu hướng phát triển của mạng ngày
nay.
II. MẠNG MÁY TÍNH CỤC BỘ (LAN)
2.1. Tổng quan về mạng cục bộ
Giải pháp đầu tiên của vấn đề ứng dụng máy tính trong công việc là tạo
ra các mạng LAN. Vì các LAN có thể kết nối tất cả các workstation, các thiết
bị ngoại vi, các đầu cuối và các thiết bị khác trong một phạm vi hẹp của toà
nhà hay công sở, nhờ đó giúp các nhà kinh doanh thực hiện việc chia sẻ một
cách hiệu quả các tập tin dữ liệu hay máy in.
Mạng cục bộ LAN gồm có các máy tính, các card mạng, môi trường nối
mạng, các thiết bị điều khiển tải và các thiết bị ngoại vi. Bên cạnh việc tạo
điều kiện chia sẻ hiệu quả các tập tin và máy in, LAN còn cung cấp khả năng

thông tin liên lạc như email. Chúng hội nhập: dữ liệu, truyền thông tin, tính
toán và file server.
Mạng cục bộ LAN có một số đặc trưng cơ bản sau cho phép ta phân biệt
mạng LAN với các mạng khác, đặc biệt là với WAN:
−
Đặc trưng địa lý: Mạng cục bộ thường được cài đặt trong một
phạm vi địa lý tương đối nhỏ, như trong một toà nhà, một khu đại học, một
căn cứ quân sự với đường kính của mạng (tức khoảng cách giữa hai trạm xa
nhất) có thể là từ vài chục mét tới vài chục kilomet trong điều kiện công nghệ
hiện nay.
−
Đặc trưng tốc độ truyền: Mạng cục bộ có tốc độ truyền thường
cao hơn so với mạng diện rộng. Với công nghệ mạng hiện nay, tốc độ truyền
của mạng cục bộ có thể đạt tới 100 Mbps.
−
Đặc trưng độ tin cậy: Tỷ suất lỗi (Error Rate) trên mạng cục bộ
là thấp hơn nhiều so với mạng diện rộng, có thể đạt từ 10
-8
ữ10
-11
.
−
Đặc trưng quản lý: Mạng cục bộ thường là sở hữu riêng của một
tổ chức nào đó (trường học, doanh nghiệp ) do vậy việc quản lý khai thác
mạng hoàn toàn tập chung, thống nhất.
Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ mạng thì các đặc trưng nói
trên cũng chỉ mang tính tương đối. Sự phân biệt giữa mạng cục bộ và mạng
diện rộng sẽ ngày càng "mờ" hơn.
Lợi Ých của mạng cục bộ
Cũng giống như mạng nói chung, mạng cục bộ có một số lợi Ých sau:

− Chia sẻ thông tin, tài nguyên:
Mạng cục bộ cho phép người dùng truy nhập vào cơ sở dữ liệu chung,
được quản lý tập chung trong các thiết bị lưu trữ. Ví dụ như trong một công
ty, các bộ phận khác nhau cùng sở hữu một bộ tài liệu nào đó, và tại bất kỳ
thời điểm nào mạng cũng cho phép chia sẻ bộ tài liệu này.
− Truyền dữ liệu tốc độ cao:
Khi không sử dụng mạng cục bộ, người ta sử dụng con người và các dịch
vụ thư tín để gửi tài liệu đến các nơi khác nhau. Nhờ có mạng cục bộ mà thư
điện tử được truyền qua mạng từ một trạm ở nơi này đến một trạm ở nơi khác.
Điều này làm tăng tốc độ truyền thông tin và giảm bớt chi phí công việc.
− Giảm chi phí bởi việc chia sẻ tài nguyên, thiết bị:
Chức năng truyền thông tốc độ cao của mạng cục bộ cho phép tất cả các
trạm chia sẻ các ổ đĩa (đĩa từ và đĩa quang), máy in và các thiết bị khác, bởi
vậy có thể giảm bớt chi phí.
2.2. Cấu hình mạng cục bộ
2.2.1. Phần mềm
Để mạng có thể hoạt động được thì mỗi máy tính được kết nối vào mạng
phải được cài đặt một hệ điều hành mạng (NOS – Network Operating
System). Đó là một hệ điều hành thao tác trên mạng cục bộ. Ngoài hệ điều
hành mạng, còn có các trình điều khiển (Driver) dùng để điều khiển việc
truyền thông giữa hệ điều hành mạng (NOS) và các card mạng (NIC –
Network Interface Card).
H×nh 1-1. CÊu h×nh m¹ng côc bé (PhÇn mÒm)
NOS NOS
Driver
Driver
NIC
NIC
NOS: Network Operating System NIC: Network Interface Card
Các hệ điều hành thông dụng hiện nay gồm Windows NT, Netware,

Unix Các card mạng khác nhau sẽ có trình điều khiển khác nhau, và nó
thường đi kèm card khi ta mua.
2.2.2. Phần cứng
Một mạng cục bộ bao gồm các đường truyền dẫn, các bộ chuyển tiếp tín
hiệu, các bộ điều khiển và các trạm đầu cuối. Các bộ chuyển tiếp và các bộ
điều khiển thường được gọi là các nót.
Trạm cuối
Các thiết bị được nối với mạng cục bộ được gọi là trạm cuối. Các thiết bị
này bao gồm máy tính cá nhân, máy trạm, máy chủ, máy in Các trạm cuối
cần có các chương trình ứng dụng để thực thi các dịch vụ như thư điện tử,
truyền tệp và một chương trình điều khiển truyền thông để truyền các thông
tin cần thiết khi các ứng dụng đó được thực thi.
Bộ điều khiển
Các thiết bị dùng để điều khiển việc truyền thông như điều khiển
gửi/nhận, điều khiển lỗi nhằm chuyển dữ liệu đến địa chỉ đích chính xác
được gọi là bộ điều khiển. Card mạng là một trong các thiết bị thuộc loại này.
Card mạng (NIC – Network Interface Card) cung cấp giao diện giữa đường
truyền dẫn (cáp mạng) và trạm cuối. Những card này được lắp vào khe mở
rộng bên trong mỗi máy tính và máy phục vụ trên mạng. Vai trò của card
mạng gồm:
− Chuẩn bị dữ liệu.
− Gửi dữ liệu tới trạm cuối khác.
− Điều khiển luồng dữ liệu giữa trạm cuối và hệ thống cáp.
− Nhận dữ liệu từ cáp, chuyển chúng thành các byte để máy tính có thể
hiểu được.
Node
(Station)
Controller
(Station)
H×nh 1-2. CÊu h×nh phÇn cøng

§ êng truyÒn
Bé chuyÓn tiÕp
Bé ®iÒu khiÓn
C¸p chuyÓn
tiÕp
ChuyÓn ®æi tÝn hiÖu
d÷ liÖu sang tÝn hiÖu
®iÖn hoÆc quang
§iÒu khiÓn truyÒn
th«ng d÷ liÖu
Nót
Tr¹m cuèi
Bé chuyÓn tiÕp
Bé ®iÒu khiÓn
Tr¹m cuèi
Bộ chuyển tiếp tín hiệu
Thiết bị dùng để chuyển đổi các tín hiệu nhận được từ các bộ điều khiển
thành các tín hiệu phù hợp với đường truyền, và ngược lại chuyển đổi các tín
hiệu nhận được từ đường truyền và gửi nó vào bộ điều khiển gọi là bộ chuyển
tiếp tín hiệu.
Đường truyền dẫn
Đó là một phương tiện truyền dẫn dùng để kết nối các trạm cuối trong
mạng cục bộ. Nó thực hiện việc truyền và gửi dữ liệu giữa các trạm cuối.
2.3. Cấu trúc liên kết mạng cục bộ
Cấu trúc liên kết (hay còn gọi là topo) mạng máy tính là cấu trúc hình
học không gian mà thực chất là cách bố trí phần tử của mạng cũng như cách
nối giữa chúng với nhau. Các cấu trúc liên kết thường dùng là: hình sao
(Star), đường trục (Bus), và vòng (Ring).
2.3.1. Cấu trúc liên kết hình sao (Star)
ở dạng hình sao, tất cả các trạm được nối vào một thiết bị trung tâm có

nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các trạm và chuyển đến trạm đích của tín hiệu. Tuỳ
theo yêu cầu truyền thông trong mạng mà bộ điều khiển trung tâm có thể là
một bé chuyển mạch (Switch), mét bộ chọn đường (Router), hoặc đơn giản là
mét bộ phân kênh (Hub).
Trong hình 1-3 dưới, mỗi trạm cuối trong mạng hình sao được kết nối
với bộ điều khiển trung tâm bằng một đường riêng biệt, do đó nó tạo ra dạng
hình sao. Vai trò thực chất của bộ điều khiển trung tâm này chính là thực hiện
việc "bắt tay" giữa các cặp trạm cần trao đổi thông tin với nhau (đó là việc
trao đổi thông tin giữa trạm cuối với bộ điều khiển trung tâm hoặc giữa trạm
cuối này với trạm cuối khác), thiết lập liên kết điểm – điểm (Point – To –
Point) giữa chúng.
Nhược điểm:
Khả năng mở rộng mạng hoàn toàn phụ thuộc vào khả năng của bộ điều
khiển trung tâm. Khi bộ điều khiển trung tâm có sự cố thì toàn mạng ngừng
hoạt động.
Mạng yêu cầu nối độc lập riêng rẽ từng thiết bị ở các nót đến trung tâm.
Độ dài đường truyền nối một trạm với trung tâm bị hạn chế (trong vòng 100
mét, với công nghệ hiện tại).
Ưu điểm:
Lắp đặt đơn giản, dễ dàng cấu hình lại (thêm, bớt trạm), dễ dàng kiểm
soát và khắc phục sự cố. Đặc biệt do sử dụng liên kết điểm - điểm nên tận
dụng được tối đa tốc độ của đường truyền vật lý.
Mạng dạng hình sao cho phép nối các máy tính vào một bộ tập chung
(HUB) bằng cáp xoắn, giải pháp này cho phép nối trực tiếp máy tính với
HUB không cần thông qua trục BUS, tránh được các yếu tố gây ngưng trệ
mạng. Gần đây với sự phát triển của switching hub, mô hình này ngày càng
trở nên phổ biến và chiếm đa số các mạng mới lắp.
2.3.2. Cấu trúc liên kết dạng Bus:
Mạng bao gồm một đường truyền dữ liệu tốc độ cao duy nhất. Đường
truyền này được gọi là Bus và được chia sẻ bởi nhiều nót. Mỗi trạm được nối

vào bus qua một đầu nối chữ T (T – connector) hoặc một bộ thu phát
(Transceiver). Bất cứ khi nào cần truyền dữ liệu, trạm truyền Ên định địa chỉ
trạm đích và truyền dữ liệu lên bus.
H×nh 1-3. CÊu tróc liªn kÕt h×nh sao.
Tr¹m cuèi
Bé ®iÒu khiÓn
H×nh 1-5. CÊu tróc liªn kÕt d¹ng vßng.
Tr¹m cuèi
Repeater
H×nh 1-4. CÊu tróc liªn kÕt d¹ng BUS
KÕt cuèi
Tr¹m cuèi
Göi
NhËn
Terminator
Bus (§ êng truyÒn chia sÎ) T-connector
Thông tin được truyền từ bất kỳ trạm cuối nào đều được gửi tới tất cả
các nót. Mỗi nót chỉ nhận dữ liệu khi dữ liệu đó đúng là dữ liệu gửi cho nó.
Mỗi đầu của bus được gắn một bộ kết cuối đặc biệt gọi là terminator. Bé kết
cuối có tác dụng chặn tín hiệu để tránh tình trạng phản hồi tín hiệu (đối với
bus hai chiều). Vì trong trường hợp có tín hiệu phản hồi, đường truyền sẽ bị
nhiễu và sẽ xuất hiện lỗi trong quá trình truyền.
Đối với bus một chiều thì tín hiệu chỉ đi về một phía, lúc đó Terminator
phải được thiết kế sao cho các tín hiệu phải được phản hồi trở lại trên bus để
có thể đến được các trạm còn lại ở phía bên kia.
Loại hình mạng này dùng dây cáp Ýt nhất, dễ lắp đặt. Tuy vậy cũng có
những bất lợi đó là sẽ có sự ùn tắc giao thông khi di chuyển dữ liệu với lưu
lượng lớn và khi có sự háng hóc ở đoạn nào đó thì rất khó phát hiện, một sự
ngừng trên đường dây để sửa chữa sẽ ngừng toàn bộ hệ thống.
2.3.3. Cấu trúc liên kết dạng vòng (Ring)

Ở dạng vòng, tín hiệu được lưu chuyển trên vòng theo một chiều duy
nhất. Mỗi trạm của mạng được nối với vòng qua mét bộ chuyển tiếp
H×nh 1-6. M¹ng kÕt hîp h×nh sao vµ ® êng trôc.
Router
(Repeater) có nhiệm vụ nhận tín hiệu rồi chuyển đến trạm kế tiếp trên vòng.
Như vậy tín hiệu được lưu chuyển trên vòng theo một chuỗi liên tiếp các liên
kết điểm - điểm giữa các Repeater (Hình 1-5). Do đó cần thiết phải có một
giao thức điều khiển việc cấp phát "quyền" được truyền dữ liệu trên vòng cho
các trạm có nhu cầu.
Để tăng độ tin cậy của mạng, tuỳ trường hợp người ta có thể lắp đặt dư
thừa các đường truyền trên vòng, tạo thành một dạng vòng dự phòng. Khi
đường truyền trên vòng chính bị sự cố thì vòng phụ này sẽ được sử dụng, với
chiều đi của tín hiệu ngược chiều với chiều đi trên vòng chính.
Mạng dạng vòng có thuận lợi là có thể nới rộng ra xa, tổng đường dây
cần thiết Ýt hơn so với hai kiểu trên. Nhược điểm là đường dây phải khép kín,
nếu bị ngắt ở một nơi nào đó thì toàn bộ hệ thống cũng bị ngừng.
2.3.4. Mạng dạng kết hợp
∗Kết hợp hình sao và đường trục (Star/Bus Topology)
Cấu hình mạng dạng này có thể gồm nhiều nhóm làm việc ở cách xa
nhau, ARCnet là mạng kết hợp Star/Bus Topology. Cấu hình loại này đưa lại
D©y dÉn
Vá
H×nh 1-7. C¸p xo¾n ®«i.
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
tăng khoảng cách cần thiết.

2.4. Các phương tiện truyền dẫn
Ngày nay, phần lớn mạng được nối bằng dây dẫn hoặc cáp thuộc loại
nào đó, đóng vai trò như phương tiện truyền dẫn giữa các máy tính trong
mạng. Rất nhiều loại cáp có thể đáp ứng các yêu cầu và quy mô mạng khác
nhau, từ nhỏ đến lớn. Tuy nhiên chỉ có 3 nhóm cáp chính thường được sử
dụng cho mạng cục bộ:
2.4.1. Cáp xoắn đôi (Twisted Pair Cable)
Ở dạng đơn giản, cáp xoắn đôi gồm hai sợi dây đồng cách ly cuốn vào
nhau. Một số dây xoắn đôi thường được nhóm chung với nhau và được quấn
kín trong vỏ bọc bảo vệ để tạo thành sợi cáp. Số lượng dây xoắn đôi trong các
loại cáp là khác nhau. Sự xoắn này giảm nhiễu điện từ (EM) gây ra bởi môi
trường xung quanh và gây ra bởi bản thân chúng đối với nhau.
Cáp xoắn đôi có hai loại: cáp xoắn đôi có bọc (STP) và cáp xoắn đôi
không bọc (UTP).
+ Cáp STP (Shield Twisted Pair): Líp bọc kim bên ngoài cáp xoắn đôi
có tác dụng chống nhiễu điện từ. Có nhiều loại cáp STP, có loại chỉ gồm một
đôi dây xoắn ở trong vỏ bọc kim, nhưng cũng có loại gồm nhiều đôi dây
xoắn.
Tốc độ lý thuyết của cáp STP là khoảng 500Mbps, tuy nhiên Ýt khi đạt
được tốc độ thực tế là 155Mbps với khoảng cách đi cáp là 100 m. Tốc độ
truyền dữ liệu thường của STP là 16Mbps - đó là ngưỡng cao nhất đối với
mạng Token Ring. Độ dài chạy cáp STP thường giới hạn trong vài trăm mét.
+ Cáp UTP (Unshield Twisted Pair): Cáp xoắn đôi trần được sử dụng
cho chuẩn 10Base – T, là loại cáp phổ biến nhất và nhanh chóng trở thành loại
cáp cục bộ được ưa chuộng nhất. Độ dài tối đa của một đoạn cáp là 100m.
Cáp xoắn đôi trần gồm hai dây đồng cách điện. Tuỳ theo mục đích cụ thể
mà cáp xoắn đôi trần sẽ được xoắn bao nhiêu mắt trên một mét sợi cáp.
Cáp xoắn đôi trần chia làm 5 loại:
Loại 1: Là loại cáp điện thoại UTP truyền thống, có thể truyền âm thanh
nhưng không truyền được dữ liệu. Đa số cáp điện thoại sản xuất trước năm

1983 đều là cáp loại 1.
Loại 2: Loại này gồm 4 dây xoắn đôi, có thể truyền dữ liệu với tốc độ lên
tới 4Mbps.
Loại 3: Loại này gồm 4 dây xoắn đôi với 3 mắt xoắn trên mỗi foot
(30,48cm), thích hợp cho việc truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 16Mbps. Tuy
nhiên cũng có những sơ đồ mới cho phép dùng cáp UTP loại 3 mà vẫn đạt tới
tốc độ 100Mbps. UTP loại 3 hiện nay là cáp chuẩn dùng cho hầu hết các
mạng điện thoại.
Loại 4: Loại này gồm 4 dây xoắn đôi, là cáp thích hợp cho việc truyền
dữ liệu với tốc độ lên đến 20Mbps.
Loại 5: Loại này gồm 4 dây xoắn đôi, có thể truyền dữ liệu với tốc độ lên
tới 100Mbps.
Nhìn chung cáp UTP cho một tỉ lệ rất cân bằng giữa giá thành và hiệu
năng, vì thế rất được ưa dùng khi cài đặt các mạng cục bộ hiện nay.
2.4.2. Cáp đồng trục (Coaxial Cable):
Có một thời gian, cáp đồng trục là cáp mạng thông dụng nhất. Sở dĩ cáp
đồng trục được sử dụng rộng rãi là do: cáp đồng trục tương đối rẻ tiền, nhẹ,
mềm và dễ kéo dây. Cáp đồng trục phổ biến đến mức nó trở thành phương
tiện lắp đặt an toàn và dễ chấp nhận.
Ở dạng đơn giản nhất, cáp đồng trục gồm một lõi đồng nguyên chất được
bọc cách ly, một líp bảo vệ bằng lưới kim loại và một líp vỏ bọc ngoài (hình
1-8). Líp cách ly và líp lưới kim loại được coi là líp bọc đôi. Tuy nhiên còn có
loại cáp bọc 4 líp dành cho môi trường hay bị nhiễu.
Líp bảo vệ là tấm lưới kim loại (hoặc một chất liệu khác) bọc quanh một
số loại cáp. Vỏ bọc bảo vệ dữ liệu truyền bằng cách hót tín hiệu điện tử chạy
lạc, gọi là nhiễu, để chúng không chạy lên cáp và làm nhiễu tín hiệu.
Lõi cáp đồng trục mang tín hiệu điện tử, lõi này có thể ở dạng đặc hoặc
dạng bện. Nếu là lõi đặc thì thường là lõi đồng.
Bao quanh lõi là líp cách ly, ngăn cách lõi với lưới kim loại. Lõi dây và
lưới kim loại phải luôn cách ly nhau. Nếu chúng tiếp xúc nhau, nhiễu điện và

tín hiệu chạy lạc trên lưới kim loại sẽ tràn vào dây đồng và phá háng dữ liệu.
Líp vỏ bọc ngoài của cáp thường làm bằng chất không dẫn điện, chẳng
hạn cao su hoặc nhựa dẻo.
Tốc độ truyền tin qua cáp đồng trục có thể đạt tới 35Mbps. Cáp đồng
trục có tính năng chống nhiễu và sự suy yếu tín hiệu mạnh hơn cáp xoắn đôi
và chia làm 2 loại:
+ Cáp đồng trục mảnh (Thin): Loại cáp mảnh có đường kính
khoảng 0,25 inch (khoảng 0,5 cm). Loại này mềm và dễ kéo dây nên có thể
D©y dÉn trung t©m
Líp c¸ch ®iÖn
D©y dÉn bªn ngoµi
Vá
H×nh 1-8. C¸p ®ång trôc víi nhiÒu líp kh¸c nhau.
dựng cho bt k kiu lp t mng no. Cỏp ng trc mnh cú th mang tớn
hiu i xa ti 185m trc khi tớn hiu bt u suy yu.
+ Cỏp ng trc dy (Thick): Cỏp ng trc dy cú ng kớnh 0,5
inch (khong 1,3 cm) v tng i cng. Loi cỏp ny cú th mang tớn hiu i
xa hn cỏp mnh, khong 500m. Do cú kh nng mang tớn hiu i xa hn nờn
ụi khi nú c dựng lm cỏp ng trc ni nhiu mng cú quy mụ nh hn
dựng cỏp mnh.
2.4.3. Cỏp si quang (Fiber Optic Cable):
Cỏp si quang bao gm mt dõy dn trung tõm (l mt hoc mt bú si
thu tinh hoc plastic cú th truyn dn tớn hiu quang) c bc mt lớp ỏo
cú tỏc dng phn x cỏc tớn hiu tr li gim s mt mỏt tớn hiu. Bờn
ngoi cựng l lớp v plastic bo v cỏp. Nh vy cỏp si quang khụng
truyn dn cỏc tớn hiu in m ch truyn cỏc tớn hiu quang (cỏc tớn hiu d
liu phi c chuyn i thnh cỏc tớn hiu quang v khi nhn chỳng s li
c chuyn i tr li thnh dng tớn hiu in).
Cỏp si quang cú th hot ng mt trong hai ch : n mode (ch
cú mt ng dn quang duy nht) hoc a mode (cú nhiu ng dn

quang). Cn c vo ng kớnh lừi si quang, ng kớnh lớp ỏo bc v ch
hot ng, hin nay cú 4 loi cỏp si quang hay c s dng, ú l:
Cỏp cú ng kớnh lừi si 8,3 micron, ng kớnh lớp ỏo 125 micron,
n mode.
Cỏp cú ng kớnh lừi si 62,5 micron, ng kớnh lớp ỏo 125
micron, n mode.
Hình 1-9. Cáp sợi quang.
Vỏ bọc thuỷ tinh
Lõi (sợi quang)
Vỏ bảo vệ ngoài