Khảo xát, thiết kế và xây dựng mạng LAN trong cơ quan xí nghiệp

MỤC LỤC


LỜI 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 nghiệp phát triển kinh tế - xã hội. Ngày nay trong
khoa học máy tính không lĩnh vực nào có thể quan trọng hơn lĩnh vực nối mạng.
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, dùng chung
hoặc chia sẻ dữ liệu thông qua việc in ấn hay sao chép qua đĩa mềm, CDroom …
Công nghệ thông tin ngày nay đã phát triển vượt bậc, tin học được ứng dụng
rộng rãi trong tất cả các nghành, các lĩnh vực của đời sống đặc biệt là trong các
lĩnh vực quản lý. Vì vậy hạ tầng mạng máy tính là phần không thể thiếu trong
các tổ chức hay công ty. Trong điều kiện kinh tế hiện nay hầu hết đa số các sở,
ban nghành, cơ quan, xí nghiệp đều lắp đặt hệ thống quản trị mạng LAN để
phục vụ cho việc quản lý cơ quan mình được thuận lợi, nhanh chóng, đảm bảo
tính an toàn dữ liệu cũng như tính bảo mật dữ liệu. Mặt khác mạng LAN còn
giúp các nhân viên trong tổ chức hay công ty truy nhập dữ liệu một cách thuận
tiện với tốc độ cao. Một điểm thuận lợi nữa của mạng LAN còn giúp cho người
quản trị mạng phân quyền sử dụng tài nguyên cho từng đối tượng là người dùng
một cách rõ ràng và thuận tiện giúp cho những người có trách nhiệm lãnh đạo
công ty dễ dàng quản lý nhận viên và điều hành công ty.
Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp em trình bày về: “ Khảo xát, thiết kế và
xây dựng mạng LAN trong cơ quan xí nghiệp “.
Bố cục chia làm 2 phần :
Phần I : Tổng quan về mạng.
Chương 1 : Tổng quan về mạng máy tính : trong chương này trình bày các
kiến thức cơ bản về mạng, phân loại mạng máy tính theo phạm vi địa lý ( LAN,
WAN, GAN, MAN ), theo TOPO và theo từng chức năng.
Chương 2 : Mô hình tham chiếu hệ thống mở OSI và bộ quản thúc mô hình
TCP/IP: trong chương này trình bày các kiến thức cơ bản về mạng chạy trên bộ

giao thức TCP/IP, mô hình OSI.
Chương 3 : Mạng LAN và thiết kế mạng LAN : trong chương này trình bày
các kiến thức cơ bản về LAN, các phương pháp điều khiển truy cập trong LAN,
các công nghệ và các chuẩn cáp, các phương pháp đi cáp.
Phần II : Thiết kế mạng LAN.
Chương 1: Phân tích yêu cầu.


Chương 2: Phân tích, thiết kế hệ thống.
Chương 3: Cài đặt cấu hình hệ thống.
Mục đích nghiên cứu Đồ án “ Khảo xát, thiết kế và xây dựng mạng LAN
trong cơ quan xí nghiệp “ là có thể thiết kế và xây dựng các mạng LAN, WAN
và các mạng khác phục vụ theo yêu cầu của thực tế. Do thời gian và kiến thức
có hạn nên bài làm còn nhiều hạn chế, rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy
cô và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn!


CÁC TỪ TIẾNG ANH VIẾT TẮT

Từ viết tắt

Dạng đầy đủ

CPU

Center Processor Unit

DNS

Domain Name System

FTP

File Transfer Protocol

GAN

Global Area Network

HTTP

Hypertext Transfer Protocol

ICMP

Internet Control Message Protocol

IP

Internet Protocol

ISO

International Standard Oranization

LAN

Local Area Network

MAC

Media Access Control

NIC

Network Information Center

OS-IS

Open System Interconnection Intermediate System To Intermediate System

OSI

Open System Interconnect

OSPF

Open Shortest Path First

SMTP

Sinple Mail Transfer Protocol

STP

Shield Twisted Pair

TCP

Transmission Control Protocol

TCP/IP

Transmission Control Protocol/ Internet Protocol

UDP

User Datagram Protocol

UTP

Unshield Twisted Pair

WAN

Wide Area Network

WWW

World Wide Web


PHẦN I : TỔNG QUAN VỀ MẠNG
Chương 1: Tổng quan về mạng máy tính.
Vào những năm 50, những hệ thống máy tính đầu tiên ra đời sử dụng các bóng
đèn điện tử nên kích thước rất cồng kềnh tiêu tốn nhiều năng lượng.Việc nhập
dữ liệu máy tính được thực hiện thông qua các bìa đục lỗ và kết quả được đưa ra
máy in, điều này làm mất rất nhiều thời gian và bất tiện cho người sử dụng.
Đến những năm 60, cùng với sự phát triển của máy tính và nhu cầu trao đổi dữ

liệu với nhau một số nhà sản xuất đã nghiên cứu chế tạo thành công các thiết bị
truy cập từ xa tới các máy tính của họ và đây chính là dạng sơ khai của hệ thống
máy tính.
Và cho đến những năm 70, hệ thống thiết bị đầu cuối 3270 của IBM ra đời cho
phép mở rộng khả năng tính toán của Trung tâm máy tính đến các vùng xa. Vào
những năm 1977 công ty Datapoint Corporation đã tung ra thị trường mạng của
mình cho phép các liên kết của máy tính và các thiết bị đầu cuối bằng dây cáp
mạng và đó chính là hệ điều hành đầu tiên.
1.1: Khái niệm về mạng máy tính.
Nói một cách cơ bản mạng máy tính là 2 hay nhiều máy tính được kết nối với
nhau theo một cách nào đó. Khác với các trạm truyền hình gửi thông tin đi các
mạng máy tính luôn hai chiều sao cho khi máy tính A gửi thông tin tới máy tính
B thì B có thể trả lời lại A.
_ Nói một cách khác một số máy tính được kết nối với nhau và có thể trao đổi
thông tin cho nhau gọi là mạng máy tính.
_Mạng máy tính ra đời xuất phát từ nhu cầu muốn chia sẻ và dùng chung dữ
liệu. Không có hệ thống mạng thì dữ liệu trên các máy tính độc lập muốn chia sẻ
với nhau phải thông qua việc in ấn hay sao chép qua đĩa mềm, CD ROM, …
điều này gây rất nhiều bất tiện cho người dùng.
_ Từ các máy tính riêng rẽ, độc lập với nhau, nếu ta kết nối chúng lại thành
mạng máy tính thì chúng có thêm những ưu điễm sau:
+, Nhiều người có thể dùng chung một phần mềm tiện ích.
+, Một nhóm người cùng thực hiện một đề án nếu nối mạng họ sẽ dùng chung
dữ liệu của đề án, dùng chung tệp tin chính (master file ) của đề án, họ trao đổi
thông tin với nhau dễ dàng.
+, Dữ liệu được quản lý tập trung nên an toàn hơn , trao đổi giữa những người
sử dụng thuận lợi hơn, nhanh chóng hơn.


+, Có thể dùng chung các thiết bị ngoại vi hiếm, đắt tiền (máy in, máy vẽ…).

+, Người sử dụng trao đổi với nhau thư tín dễ dàng (Email ) và có thể sử dụng
mạng như là một công cụ để phổ biến tin tức, thông báo về một chính sách mới,
về nội dung buổi họp, về các thông tin kinh tế khác như giá cả thị trường, tin rao
vặt (muốn bán hoặc muốn mua một cái gì đó ), hoặc sắp xếp thời khoá biểu của
mình chen lẫn với thời khoá biểu của các người khác …
+, Một số người sử dụng không cần phải trang bị máy tính đắt tiền (chi phí thấp
mà các chức năng lại mạnh )
+, Mạng máy tính cho phép người lập trình ở một trung tâm máy tính này có thể
sử dụng các chương trình tiện ích của các trung tâm máy tính khác cong rỗi, sẽ
làm tăng hiệu quả kinh tế của hệ thống.
+,Rất an toàn cho dữ liệu và phần mềm vì phần mềm mạng sẽ khoá các tệp (files
) khi có những người không đủ quyền truy xuất các tệp tin và thư mục đó.
1.2: Phân loại máy tính.
1.2.1. Phân loại theo phạm vi địa lý.
_Mạng máy tính có thể phân bổ trên một vùng lãnh thổ nhất định và có thể phân
bổ trong phạm vi một quốc gia hay quốc tế.
_ Dựa vào phạm vi phân bổ của mạng người ta có thể phân 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. Kết nối được thực
hiện thông qua các môi trường truyền thông tốc độ cao ví dụ cáp đồng trục thay
cáp quang. 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) : 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.Các kết nối này được thực hiện thông qua các môi trường
truyền thông tốc độ cao (50- 100 Mbit/s ).
+, Mạng diện rộng WAN ( Wide Area Network ) : Phạm vi của mạng có thể
vượt qua biên giới quốc gia và thậm chí cả châu lục.Thông thường kết nối này
được thực hiện thông qua mạng viễn thông. Các WAN có thể được kết nối với

nhau thành GAN hay tự nó đã là GAN.
+, 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.
_Trong các khái niệm trên, WAN và LAN là hai khái niệm được sử dụng nhiều
nhất.
1.2.2. Phân theo phương pháp chuyển mạch (truyền dữ liệu).


1.2.2.1, Mạng chuyển mạch kênh ( circuit - switched network ).
_Trong trường hợp này 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.
Data2
Data3

Data1
S2
A

S4

S1

S6
S3

B

S5

Hình 1-1. Mạng chuyển mạch kênh
_Mạng chuyển mạch kênh có tốc độ truyền cao và an toàn nhưng hiệu xuất xử
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.
1.2.2.2, Mạng chuyển mạch bản tin ( Message switched 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 bản tin tới đích . Tuỳ thuộc vào điều khiện về mạng, các thông tin
khác nhau có thể được gửi đi theo các con đường khác nhau.
_ Ưu điểm :
+, Hiệu xuất sử dụng đường truyền cao vì không bị chiếm dụng độc quyền mà
được phân chia giữa các trạm.
+, Mỗi nút mạng (hay nút chuyển mạch bản tin) có thể lưu dữ thông báo cho
đến khi kênh truyền rỗi mới gửi thông báo đi, do đó giảm được tình trạng tắc
nghẽn mạng.
+, Có điều khiển việc truyền tin bằng cách sắp xếp độ ưu tiên cho các thông
báo.
+, Có thể tăng hiệu xuất sử dụng giải thông của mạng bằng cách gán địa chỉ
quảng bá để gửi thông báo đồng thời đến nhiều đích.


_ Nhược điểm : Phương pháp chuyển mạch bản tin là không hạn chế kích thước
của các thông báo, làm cho phí tổn lưu trữ tạm thời cao và ảnh hưởng đến thời
gian đáp ứng và chất lượng truyền đi. Mạng chuyển mạch bản tin thích hợp với
các dịch vụ thông tin kiểu thư điện tử 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
nút.

1.2.2.3, Mạng chuyển mạch gói
_Phương pháp này mỗi thông báo được chia thành nhiều phần nhỏ hơn gọi là
các gói tin (pachet) có khuôn dạng quy định trước. Mối 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 mach 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.
1.2.3. Phân loại máy tính theo TOPO:
_Topology của mạng 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. Thông thường mạng
có ba dạng cấu trúc là: Mạng dạng hình sao (Star topology ), mạng dạng vòng
(Ring Topology ) và mạng dạng tuyến (Linear Bus Topology ). Ngoài ba dạng
cấu hình kể trên còn có một số dạng khác biến tướng từ ba dạng này như mạng
dạng cây, mạng dạng hình sao - vòng, mạng hình hỗn hợp,…
1.2.3.1, Mạng hình sao (Star topology)
_Mạng sao bao gồm một bộ kết nối trung tâm và các nút. Các nút này là các
trạm đầu cuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng. Bộ kết nối trung tâm
của mạng điều phối mọi hoạt động trong mạng.
_Mạng dạng sao cho phép nối các máy tính vào một bộ tập trung bằng cáp, giải
pháp này cho phép nối trực tiếp máy tính với bộ tập trung không cần thông qua
trục bus, nên tránh được các yếu tố gây ngưng trệ mạng.
_Mô hình kết nối dạng sao này đã trở lên hết sức phổ biến. Với việc sử dụng các
bộ tập trung hoặc chuyển mạch, cấu trúc sao có thể được mở rộng bằng cách tổ
chức nhiều mức phân cấp, do đó dễ dàng trong việc quản lý và vận hành.

Hình 1-2. Mạng LAN đấu theo kiểu STAR (hình sao)
_Ưu điểm :
+, Hoạt động theo nguyên lý nối song song nên nếu 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 giải thuật toán ổn định.
+, Mạng có thể dễ dạng 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 :
+, Khả năng mở rộng của toàn mạng phục thuộc vào khả năng 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.
+, Độ dài đường truyền nối một trạm với thiết bị trung tâm bị hạn chế ( trong
vòng 100m với công nghệ hiện tại ).
1.2.3.2, Mạng dạng vòng (Ring topology)
_Mạng dạng này bố trí theo dạng xoay vòng, đường dây cáp được thiết kế làm
thành một vòng tròn khép kín, tín hiệu chạy quanh theo một vòng nào đó. Các
nút truyền tín hiệu cho nhau mỗi thời điểm chỉ được một nút mà thôi.Dữ liệu
truyền đi phải có kèm theo địa chỉ cụ thể của mỗi trạm tiếp nhận.


Hình 1-3. Mạng đấu theo kiểu RING (dạng vòng)
_ Ưu điểm:
+, Mạng dạng vòng có thuận lợi có thể mở rộng ra xa, 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.
_Nhược điểm : Đường dây phải khép kín, nếu bị ngắt ở một nơi nào đó thì toàn
bộ hệ thống cũng bị ngừng.
1.2.3.3, Mạng dạng tuyến (Bus topology)

_Thực hiện theo cách bố trí ngang hàng, các máy tính và các thiết bị khác. Các
nút đều được nối về 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 đều mang theo địa chỉ nơi đến.

Hình 1-4. Mạng đấu theo kiểu BUS (dạng tuyến)
_Ưu điểm :
+, Loại cấu trúc mạng này dùng dây cáp ít nhất.


+, Lắp đặt đơn giản và giá thành rẻ.
_Nhược điểm :
+, Sự ùn tắc giao thông khi di chuyển dữ liệu với lưu lượng lớn.
+, Khi có sự cố hỏng hóc ở đoạn nào đó thì rất khó phát hiện, lỗi trên đường
dây cũng làm cho toàn bộ hệ thống ngừng hoạt động. Cấu trúc này ngày nay ít
được sử dụng.
1.2.3.4, Mạng dạng kết hợp
_Là mạng kết hợp dạng 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.
_Ưu 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 kỳ toà nhà nào.
_Kết hợp cấu hình sao và vòng (Star/Ring Topology). Cấu hình dạng kết hợp
Star/Ring Topology, có một thẻ bài liên lạc được chuyển vòng quanh một cái bộ
tập trung.
1.2.4. Phân loại theo chức năng:
1.2.4.1, Mạng theo mô hình Client- Server

_Một hay một số máy tính được thiết lập để cung cấp các dịch vụ như file
server, mail server, web server, printer server….Các máy tính được thiết lập để
cung cấp các dịch vụ được gọi là server, còn các máy tính truy cập và sử dụng
dịch vụ thì được gọi là Client.
_Ưu điểm: do các dữ liệu được lưu trữ tập trung nên dễ bảo mật, backup và
đồng bộ với nhau. Tài nguyên và dịch vụ được tập trung nên dễ chia sẻ và quản
lý, có thể phục vụ cho nhiều người dùng.
_Nhược điểm: các server chuyên dụng rất đắt tiền, phải có nhà quản trị cho hệ
thống.
1.2.4.2, Mạng ngang hàng (Peer- to- Peer): Các máy tính trong mạng có thể
hoạt động vừa như một Client vừa như một Server.

Chương 2: Mô hình tham chiếu hệ thống mở OSI và bộ giao thức TCP/IP.
2.1: Mô hình OSI ( Open Systems Interconnect ).


_Ở thời kỳ đầu của công nghệ nối mạng, việc gửi và nhận dữ liệu ngang qua
mạng thường gây nhầm lẫn do các công ty lớn như IBM, Honey Well và Digital
Equipment Corporation tự đề ra tiêu chuẩn riêng cho hoạt động kết nối máy
tính.
_Năm 1984 tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế - ISO ( International Standard
Oranization ) chính thức đưa ra mô hình OSI ( Open Systems Interconnect ) là
tập hợp các đặc điểm kỹ thuật mô tả kiến trúc mạng dành choo việc kết nối các
thiết bị không cùng chủng loại.
_Mô hình được chia thành 7 tầng, mỗi tần bao gồm các hoạt động thiết bị và
giao thức mạng khác nhau.

Hình 2.1: Mô hình OSI
*, Tầng ứng dụng ( Application layer )
_Là tầng cao nhất của mô hình OSI, nó xác định giao diện giữa người sử dụng

và môi trường OSI và giải quyết các kỹ thuật mà các chương trình ứng dụng
dùng để giao tiếp với mạng.
_Tầng ứng dụng xử lý truy cập mạng chung, kiểm soát luồng và phục hồi lỗi.
Tầng này không cung cấp dịch vụ cho tầng nào mà nó cũng cấp dịch vụ cho các
ứng dụng như: truyền file, gửi nhận mail, HTTP,…

*, Tầng trình bày ( Presentation layer )


_Chịu trách nhiệm thương lượng và xác nhận dạng thức dữ liệu được trao đổi nó
đảm bảo thông tin mà lớp ứng dụng của hệ thống đầu cuối gửi đi, lớp ứng dụng
của một hệ thống khác có thể đọc được.
_Thông thường các máy tính sẽ thống nhất với nhau về một kiểu định dạng dữ
liệu trung gian để trao đổi thông tin giữa các máy tính, một dữ liệu cần gửi đi sẽ
được tầng trình bày chuyển sang định dạng trung gian trước khi nó được truyền
lên mạng.
_Ngược lại, khi nhận dữ liệu từ mạng tầng trình bày sẽ chuyển dữ liệu sang dạng
riêng của nó.
*, Tầng giao dịch ( Session layer )
_ Thiết lập "các giao dịch" giữa các trạm trên mạng, nó đặt tên nhất quán cho
mọi thành phần muốn đối thoại với nhau và lập ánh xạ giữa các tên với địa chỉ
của chúng.
_Nó cung cấp cơ chế cho việc nhận biết tên và các chức năng về bảo mật thông
tin khi truyền qua mạng.
*, Tầng Vận chuyển ( Transport layer )
_Tầng vận chuyển cung cấp các chức năng cần thiết giữa tầng mạng và các tầng
trên. Tầng này đảm bảo truyền tải dữ liệu giữa các quá trình, dữ liệu gửi đi được
đảm bảo không có lỗi, theo đúng trình tự, không bị mất mát, trùng lặp. Đối với
các gói tin có kích thước lớn tầng này sẽ phân chia chúng thành các phần nhỏ
trước khi gửi đi cũng như tập hợp lại chúng khi nhận được.

_Tầng vận chuyển là tầng cuối cùng chịu trách nhiệm về mức độ an toàn trong
truyền dữ liệu nên giao thức tầng vận chuyển phụ thuộc rất nhiều vào bản chất
của tầng mạng
*, Tầng mạng ( Network layer )
_Tầng này đảm bảo các gói tin dữ liệu ( packet ) có thể truyền từ máy tính này
đến máy tính kia cho dù không có đường truyền dữ liệu vật lý trực tiếp giữa
chúng. Nó nhận nhiệm vụ tìm đường đi cho dữ liệu đến các đích khác nhau
trong mạng.
_Tầng mạng là quan trọng nhất khi liên kết hai loại mạng khác nhau như mạng
Ethernet với mạng Token Ring khi đó phải dùng một bộ tìm đường (quy định
bởi tầng mạng) để chuyển các gói tin từ mạng này sang mạng khác và ngược
lại.


*, Tầng liên kết dữ liệu ( Data link layer )
_Là tầng mà ở đó ý nghĩa được gán cho các bit được truyền trên mạng. Tầng
liên kết dữ liệu phải quy định được các dạng thức, kích thước, địa chỉ máy gửi
và nhận của mỗi gói tin được gửi đi. Nó phải xác định cơ chế truy nhập thông tin
trên mạng và phương tiện gửi mỗi gói tin sao cho nó được đưa đến cho người
nhận đã định. Tầng liên kết dữ liệu có hai phương thức liên kết dựa trên cách kết
nối các máy tính, đó là phương thức "điểm - điểm" và phương thức "điểm điểm". Với phương thức "điểm - điểm" các đường truyền riêng biệt được thiết
lâp để nối các cặp máy tính lại với nhau. Phương thức "điểm - điểm" tất cả các
máy phân chia chung một đường truyền vật lý.
*,Tầng vật lý ( Physical layer )
_ Là tầng dưới cùng của mô hình OSI là. Nó mô tả các đặc trưng vật lý của
mạng: Các loại cáp được dùng để nối các thiết bị, các loại đầu nối được dùng ,
các dây cáp có thể dài bao nhiêu ... Mặt khác các tầng vật lý cung cấp các đặc
trưng điện của các tín hiệu được dùng để khi chuyển dữ liệu trên cáp từ một máy
này đến một máy khác của mạng, kỹ thuật nối mạch điện, tốc độ cáp truyền dẫn.
Tầng vật lý không qui định một ý nghĩa nào cho các tín hiệu đó ngoài các giá trị

nhị phân 0 và 1. Ở các tầng cao hơn của mô hình OSI ý nghĩa của các bit được
truyền ở tầng vật lý sẽ được xác định.
_Một số đặc điểm của tầng vật lý:
+, Mức điện thế
+, Khoảng thời giant hay đổi điện thế
+, Tốc độ dữ liệu vật lý
+, Khoảng đường truyền tối đa
2.1.1. Mục đích và ý nghĩa của mô hình OSI.
_Mô hình OSI (Open System interconnection) là một mô hình cơ sở dành cho
việc chuẩn hóa cái hệ thống .Năm 1971, mô hình OSI được nghiên cứu và xây
dựng bởi ISO(the International Standards Organization) – tổ chức tiêu chuẩn
quốc tế - và được đưa ra áp dụng vào 1984.
_Để các máy tính và thiết bị mạng có thể truyền thông với nhau phải có những
quy tắc giao tiếp được các bên chấp nhận.
_Mục tiêu của mô hình OSI :
+, Kết nối các sản phẩm của các hảng sản xuất khác nhau, tổng hợp các hoạt


động chuẩn hóa trong các lĩnh vực viễn thông và hệ thống thông tin.
+, Mô hình OSI chia hoạt động thông tin mạng thành những phần nhỏ hơn,
đơn giản hơn giúp chúng ta dễ khảo sát và tìm hiểu hơn. Các phần này được liên
kết chặt chẽ với nhau. Nhằm làm giảm tính phức tạp của hệ thống
+, Ngăn chặn được tình trạng sự thay đổi của một lớp làm ảnh hưởng đến các
lớp khác, như vậy giúp mỗi lớp có thể phát triển độc lập và nhanh chóng hơn.
_Sự tách rời của mô hình này mang lại lợi ích sau:
+, Chia hoạt động thông tin mạng thành những phần nhỏ hơn, đơn giản hơn
giúp chúng ta dễ khảo sát và tìn hiểu hơn.
+, Chuẩn hóa các thành phần mạng để cho phép phát triển mạng từ nhiều nhà
cung cấp sản phẩm.
+, Ngăn chặn được tình trạng sự thay đổi của một lớp làm ảnh hưởng đến các

lớp khác, như vậy giúp mỗi lớp có thể phát triển độc lập và nhanh chóng hơn.
_Mô hình tham chiếu OSI định nghĩa các quy tắc cho nội dung sau:
+, Cách thức các thiết bị giao tiếp và truyền thông được với nhau.
+, Các phương pháp để các thiết bị trên mạng khi nào thì được truyền dữ liệu,
khi nào thì không được. Cách biểu diễn 1 bit thiết bị truyền dẫn.
+, Các phương pháp để đảm bảo truyền đúng bên nhận
+, Cách thức vận tải, truyền, sắp xếp và kết nối với nhau
_Mô hình tham chiếu OSI được chia thành 7 lớp và chức năng như sau:
+, Lớp ứng dụng: giao diện giữa ứng dụng và mạng
+, Lớp trình bày: thỏa thuận khuôn dạng trao đổi dữ liệu
+, Lớp phiên: cho phép người dùng thiết lập các kết nối
+, Lớp vận chuyển: đảm bảo truyền thông giữa 2 hệ thống
+, Lớp mạng: định hướng dữ liệu truyền trong môi trường liên mạng
+, Lớp liên kết dữ liệu: xác định truy xuất đến các thiết bị
+, Lớp vật lý: chuyển đổi dữ liệu thành các bit và truyền đi.
2.1.2. Các giao thức trong mô hình OSI.


_Trong mô hình OSI có 2 loại giao thức chính được áp dụng : giao thức có liên
kết (connection - oriented) và giao thức không liên kết (connectionless).
+, Giao thức có liên kết: trước khi truyền dữ liệu hai tầng đồng mức cần thiết
lập một liên kết logic và các gói tin được trao đổi thông qua liên kết náy, việc có
liên kết logic sẽ nâng cao độ an toàn trong truyền dữ liệu.
+, Giao thức không liên kết: trước khi truyền dữ liệu không thiết lập liên kết
logic và mỗi gói tin được truyền độc lập với các gói tin trước hoặc sau nó.
_Như vậy với giao thức có liên kết, quá trình truyền thông phải gồm 3 giai đoạn
phân biệt:
+, Thiết lập liên kết (logic): hai thực thể đồng mức ở hai hệ thống thương
lượng với nhau về tập các tham số sẽ sử dụng trong giai đoạn sau (truyền dữ
liệu).

+, Truyền dữ liệu: dữ liệu được truyền với các cơ chế kiểm soát và quản lý kèm
theo (như kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng dữ liệu, cắt/hợp dữ liệu...) để tăng
cường độ tin cậy và hiệu quả của việc truyền dữ liệu.
+, Hủy bỏ liên kết (logic): giải phóng tài nguyên hệ thống đã được cấp phát cho
liên kết để dùng cho liên kết khác.
_Đối với giao thức không liên kết thì chỉ có duy nhất một giai đoạn truyền dữ
liệu mà thôi.
_Gói tin của giao thức: Gói tin (Packet) được hiểu như là một đơn vị thông tin
dùng trong việc liên lạc, chuyển giao dữ liệu trong mạng máy tính. Những thông
điệp (message) trao đổi giữa các máy tính trong mạng, được tạo dạng thành các
gói tin ở máy nguồn. Và những gói tin này khi đích sẽ được kết hợp lại thành
thông điệp ban đầu. Một gói tin có thể chứa đựng các yêu cầu phục vụ, các
thông tin điều khiển và dữ liệu.
_Trên quan điểm mô hình mạng phân tầng tầng mỗi tầng chỉ thực hiện một chức
năng là nhận dữ liệu từ tầng bên trên để chuyển giao xuống cho tầng bên dưới
và ngược lại. Chức năng này thực chất là gắn thêm và gỡ bỏ phần đầu (header)
đối với các gói tin trước khi chuyển nó đi. Nói cách khác, từng gói tin bao gồm
phần đầu (header) và phần dữ liệu. Khi đi đến một tầng mới gói tin sẽ được
đóng thêm một phần đầu đề khác và được xem như là gói tin của tầng mới, công
việc trên tiếp diễn cho tới khi gói tin được truyền lên đường dây mạng để đến
bên nhận.


_Tại bên nhận các gói tin được gỡ bỏ phần đầu trên từng tầng tướng ứng và đây
cũng là nguyên lý của bất cứ mô hình phân tầng nào.
2.1.3. Điều hành song song.

2.2: Bộ giao thức TCP/IP.
2.2.1. Tổng quan về bộ giao thức TCP/IP.

_TCP/IP là bộ giao thức cho phép kết nối các hệ thống mạng không đồng nhất
với nhau. Ngày nay TCP/IP được sử dụng rộng rãi trong các mạng cục bộ cũng
như trên mạng Internet toàn cầu.
_TCP/IP được xem là giản lược của mô hình tham chiếu OSI với 4 tầng như sau:
+, Tầng liên kết mạng ( Network Access Layer )
+, Tầng Internet ( Internet Layer )
+, Tầng giao vận ( Host – to Host Transport Layer )
+, Tầng ứng dụng ( Appication Layer )
Applications
Transport
Internetwork

Applications
---------------

TCP/UDP

- --------------

ICMP

---------------

IP

ARP/RARP

Network Interface
And

Hardware

Network Interface

----------

And

*, Tầng liên kết:
_ Tầng liên kết (còn được gọi là tầng liên kết dữ liệu hay là tầng giao tiếp mạng)
là tầng thấp nhất trong mô hình TCP/IP, bao gồm các thiết bị giao tiếp mạng và
chương trình cung cấp các thông tin cần thiết để có thể hoạt động, truy nhập
đường truyền vật lý qua thiết bị giao tiếp mạng đó.
*, Tầng Internet:
_Tầng Internet (còn gọi là tầng mạng) xử lý qua trình truyền gói tin trên mạng.
Các giao thức của tầng này bao gồm: IP (Internet Protocol), ICMP (Internet
Control Message Protocol), IGMP (Internet Group Messages Protocol).
*, Tầng giao vận:


_Tầng giao vận phụ trách luồng dữ liệu giữa hai trạm thực hiện các ứng dụng
của tầng trên. Tầng này có hai giao thức chính: TCP (Transmission Control
Protocol) và UDP (User Datagram Protocol).
_TCP cung cấp một luồng dữ liệu tin cậy giữa hai trạm, nó sử dụng các cơ chế
như chia nhỏ các gói tin của tầng trên thành các gói tin có kích thước thích hợp
cho tầng mạng bên dưới, báo nhận gói tin, đặt hạn chế thời gian time-out để đảm
bảo bên nhận biết được các gói tin đã gửi đi. Do tầng này đảm bảo tính tin cậy,
tầng trên sẽ không cần quan tâm đến nữa.
_UDP cung cấp một dịch vụ đơn giản hơn cho tầng ứng dụng. Nó chỉ gửi các
gói dữ liệu từ trạm này tới trạm kia mà không đảm bảo các gói tin đến được tới

đích. Các cơ chế đảm bảo độ tin cậy cần được thực hiện bởi tầng trên.
*, Tầng ứng dụng:
_Tầng ứng dụng là tầng trên cùng của mô hình TCP/IP bao gồm các tiến trình và
các ứng dụng cung cấp cho người sử dụng để truy cập mạng. Có rất nhiều ứng
dụng được cung cấp trong tầng này, mà phổ biến là: Telnet: sử dụng trong việc
truy cập mạng từ xa, FTP (File Transfer Protocol): dịch vụ truyền tệp, Email:
dịch vụ thư tín điện tử, WWW (World Wide Web).
2.2.2. So sánh TCP/IP với OSI.
_TCP/IP với OSI mỗi tầng trong TCP/IP có thể là một hay nhiều tầng của OSI.
_Bảng sau chỉ rõ mối tương quan giữa các tầng trong mô hình TCP/IP với OSI:
OSI

TCP/IP

Physical Layer va Data link Layer

Data link Layer

Network Layer

Internet Layer

Trasport Layer

Trasport Layer

Session Layer, Presentation Layer,
Application Layer

Application Layer

Sự khác nhau giữa TCP/IP và OSI là:
_Tầng ứng dụng trong mô hình TCP/IP bao gồm luôn cả 3 tầng trên của mô hình
OSI


_Tầng giao vận trong mô hình TCP/IP không phải luôn đảm bảo độ tin cậy của
việc truyền tin như ở trong tầng giao vận của mô hình OSI mà cho phép thêm
một lựa chọn khác là UDP.
2.2.3. Một số giao thức trong bộ giao thức TCP/IP.
2.2.3.1, Giao thức hiệu năng IP ( Internet Protocol )
*, Giới thiệu chung:
_Giao thức liên mạng IP là một trong những giao thức quan trọng nhất của
TCP/IP. Mục đích của bộ giao thức liên mạng IP là cung cấp khả năng kết nối
của mạng con thành liên mạng để truyền dữ liệu. IP là giao thức cung cấp dịch
vụ phân phát datagram theo kiểu không liên kết và không tin cậy nghĩa là không
cần có giao đoạn thiết lập liên kết trước khi truyền dữ liệu, không đảm bảo rằng
datagram sẽ tới đích và không duy trì thông tin nào về những datagram đã gửi.
_Định dạng dữ liệu của IP được thể hiện như hình vẽ:

_Ý nghĩa các tham số trong IP header:
+, VERS (4-bit): chỉ phiên bản hiện hành của IP được sử dụng. Với IP thông
thường là 4, thế hệ IP tiếp theo là 6.
+, HLEN(4-bit): chỉ độ dài phần tiêu đề của datagram tính theo đơn vị từ
(32bit). Độ dài tối thiểu là 5 (20 octet).
+, Service Type: là chỉ số chất lượng dịch vụ yêu cầu cho IP datagram.


+, Total Length: xác định độ dài của toàn bộ datagram,cheader và data.
+, Identification: cùng với các tham số khác như Source IP addres, Destinaton

IP address dùng để định danh duy nhất cho một datagram trong khoảng thời gian
gói tin tồn tại trên mạng, dùng để tập hợp fragmented datagram.
+, Flags: Liên quan đến sự phân đoạn của datagram.
+, Fragment Offset (13 bit): chỉ vị trí của đoạn (fragment) trong datagram ban
đầu, tính theo đơn vị 8 octet. Mỗi đoạn (trừ đoạn cuối cùng) phải chứa vùng dữ
liệu là bội số của 8 octet.
+, Time to Live (TTL) (8-bit): quy định thời gian tồn tại (tính bằng giây) của
datagram trên mạng để tránh tình trạng datagram không đến được đích và cứ đi
lòng vòng trên mạng. Thời gian này được thiết lập bởi trạm gửi và gửi đi mỗi đi
datagram đi qua một nút mạng.
+, Protocol ( 8bit ): chỉ giao thức tầng trên kế tiếp.
+, Header Checksum (16 bit): kiểm soát lỗi 16 bit theo phương pháp CRC, chỉ
áp dụng cho vùng header. Trường này luôn được cập nhật khi một gói tin đi qua
router trung gian.
+, Source IP Address (32bit): địa chỉ IP của trạm gửi.
+, Destination IP Address(32 bit): địa chỉ IP của trạm nhận.
+, Options: khai báo các tuỳ chọn do người gửi yêu cầu. Trường option không
bắt buộc phải có trong mọi datagram và chủ yếu dùng để kiểm tra lỗi trên mạng.
Option là một phần quan trọng của giao thức IP nên mọi tiêu chuẩn thực hiện
phải dựa trên IP phải bao gồm tiến trình xử lý trường này. Độ dài của trường
Option thay đổi tuỳ thuộc vào các tham số đi kèm. Khi các Option xuất hiện
trong datagram, nó sẽ kéo dài liên tục mà không có sự ngắt quãng.
*, Kiến trúc địa chỉ IP ( IPv4 )
_IPv4 là phiên bản thứ tư trong quá trình phát triển của các giao thức
Internet (IP).
_IPv4 là giao thức hướng dữ liệu, được sử dụng cho hệ thống chuyển mạch gói
(tương tự như chuẩn mạng Ethernet). Đây là giao thức truyền dữ liêu hoạt động
dựa trên nguyên tắc tốt nhất có thể, trong đó, nó không quan tâm đến thứ tự
truyền gói tin cũng như không đảm bảo gói tin sẽ đến đích hay việc gây ra tình
trạng lặp gói tin ở đích đến. Việc xử lý vấn đề này dành cho lớp trên của chồng

giao thức TCP/IP. Tuy nhiên, IPv4 có cơ chế đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu
thông qua sử dụng những gói kiểm tra (checksum).
_IPv4 sử dụng 32 bits để đánh địa chỉ được chia thành 4 nhóm (dạng phân nhóm
- dotted format), mỗi nhóm gồm 8 bits (gọi là một octet), các nhóm này phân
cách nhau bởi dấu chấm.
_Địa chỉ IPv4 được chia thành 5 lớp A, B, C, D, E trong đó có 3 lớp địa chỉ A,
B, C được dùng cấp phát.
+, Lớp A ( 0 ) cho phép định danh tới 126 mạng với tối đa 16 triệu trạm trên
mỗi mạng.
+, Lớp B ( 10 ) cho phép định danh tới 16384 mạng với tối đa 65534 tramk
trên mỗi mạng.
+, Lớp C ( 110 ) cho phép định danh tới 2 triệu mạng với tối đa 254 trạm trên
mỗi mạng.
+, Lớp D ( 1110 ) dùng để gửi gói tin IP đến một nhóm các trạm trên mạng
( còn gọi là lớp địa chỉ multicast ).
+, Lớp E (11110 ) dùng để dự phòng.

Lớp

Khoảng địa chỉ

A

0.0.0.0

B

128.0.0.0 đến 191.255.255.255

C

192.0.0.0 đến 233.255.255.255

D

224.0.0.0 đến 239.255.255.255

E

240.0.0.0 đến 247.255.255.255

đến 172.255.255.255

Hình 2.2: Bảng các lớp địa chỉ Internet


Hình 2.3: Phân lớp địa chỉ Ipv4
*, Địa chỉ mạng con:
_Đối với các địa chỉ lớp A, B số trạm trong một mạng là quá lớn và trong thực
tế thường không có số trạm lớn như vậy kết nối vào một mạng đơn lẻ.
_Địa chỉ mạng con cho phép chia một mạng lớn thành các mạng nhỏ hơn. Ta có
thể dùng số bit đầu tiên của trường hosted trong địa chỉ Ip để đặt địa chỉ mạng
con.
*, Mặt nạ địa chỉ mạng con:
_Bên cạnh địa chỉ IP một trạm cũng cần được biết đến việc định dạng địa chỉ
mạng con: bao nhiêu bit trong trường hosted được dùng cho phần địa chỉ mạng
con ( subnet mask ).
_Subnet mask cũng là một số 32 bit với các bit tương ướng với phần netid và

subnetid được đặt bằng 1 còn các bit còn lại được đặt bằng 0.
2.2.3.2, Giao thức hiệu năng UDP ( User Datagram Protocol )
_UDP là giao thức không liên kết, cung cấp dịch vụ giao vận không tin cậy
được, sử dụng thay thế cho TCP trong tầng giao vận. Khác với TCP, UDP
không có chức năng thiết lập và giải phóng liên kết, không có cơ chế báo nhận
( ACK ), không sắp xếp tuần tự các đơn vị dữ liệu ( datagram ) đến và có thể
dẫn đến tình trạng mất hoặc trùng dữ liệu mà không dề có thông báo cho người
gửi.


Hình 2.4: Khuôn dạng UDP datagram
+, Số hiệu cổng nguồn ( Source Port – 16 bit ): số hiệu cổng nơi đã gửi
datagram
+, Số hiệu cổng đích ( Destination Port – 16 bit ): số hiệu cổng mà nơi
datagram đã chuyển tới.
+, Độ dài UDP ( Length – 16 bit ): độ dài tổng cộng kể cả phần header của
UDP datagram.
+, UDP Checksum ( 16 bit ): dùng để kiểm soát lỗi, nếu phát hiện lỗi thì UDP
datagram sẽ bị loại bỏ mà không có một dòng thông báo nào trả lại cho trạm gửi.
_UDP có chế đọ gán và quản lý các số hiệu cổng ( port number ) để định danh
duy nhất cho nên UDP có xu thế hoạt động nhanh hơn so với TCP. Nó thường
dùng cho các ứng dụng không đòi hỏi độ tin cậy cao trong giao vận.

Hình 2.5: UDP và IPv4 header
2.2.3.3, Giao thức TCP ( Tranmission Control Protocol ).


_TCP và UDP là hai giao thức trong tầng giao vận và cùng sử dụng giao thức IP
của tầng mạng. Nhưng không giống UDP, TCP cung cấp dịch vụ liên kết tin cậy
và có liên kết.

_Có liên kết ở đây có nghĩa là hai ứng dụng sử dụng TCP phải thiết lập liên kết
với nhau trước khi trao đổi dữ liệu. Sự tin cậy trong dịch vụ được cung cấp bởi
TCP được thể hiện như sau:
+, Dữ liệu từ tầng ứng dụng gửi đến được TCP chia thành các segment có kích
thước phù hợp nhất để truyền đi.
+, Khi TCP gửi 1 segment nó duy trì một thời lượng để chờ phúc đáp từ trạm
nhận. Nếu trong khoảng thời gian đó phúc đáp không gửi tới được trạm gửi thì
segment đó được truyền lại.
+, Khi TCP trên trạm nhận dữ liệu từ trạm gửi tới trạm gửi 1 phúc đáp tuy
nhiên phúc đáp không được gửi lại ngay lập tức mà thường trễ một khoảng thời
gian.
+, TCP duy trì giá trị tổng kiểm tra ( checksum ) trong phần Header của dữ
liệu để nhận ra bất kỳ sự thay đổi nào trong quá trình truyền dẫn. Nếu 1 segment
bị lỗi thì TCP ở phía trạm nhận sẽ loại bỏ và không phúc đáp lại để trạm gửi
truyền lại segment bị lỗi đó.
_Giống như IP datagram, TCP segment có thể tới đích một cách không tuần tự.
Do vậy TCP ở trạm nhận sẽ sắp xếp lại dữ liệu và sau đó gửi lên tầng ứng dụng
đảm bảo tính đúng đắn của dữ liệu. Khi IP datagram bị trùng lặp TCP tại trạm
nhận sẽ loại bỏ dữ liệu trùng lặp đó .
_TCP cũng cung cấp khả năng điều khiển luồng. Mỗi đầu của liên kết TCP có
vùng đệm (buffer) giới hạn do đó TCP tại trạm nhận chỉ cho phép trạm gửi
truyền một lượng dữ liệu nhất định (nhỏ hơn không gian buffer còn lại). Điều
này tránh xảy ra trường hợp trạm có tốc độ cao chiếm toàn bộ vùng đệm của
trạm có tốc độ chậm hơn.
_Khuôn dạng của TCP segment được mô tả như sau: