Thiết bị mạng và giao thức mạng

PHẦN II. THIẾT BỊ MẠNG VÀ GIAO THỨC MẠNG
Chương 1. THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG MẠNG MÁY TÍNH
I. CARD GIAO TIẾP MẠNG ( NETWORK INTERFACE CARD)
Các bộ phận giao tiếp có thể được thiết kế ngay trong bảng mạch chính
(mainboard) của máy tính hoặc ở dạng tấm giao tiếp mạng gọi là card giao tiếp
mạng NIC (Network Interface Card) hoặc là các bộ thích nghi đường truyền.
Một NIC có thể được cài vào một khe cắm (slot) của máy tính. Đây là
thiết bò phổ dụng nhất để nối máy tính với mạng. Trong NIC có một bộ thu phát
(transceiver) với một số kiểu đầu nối. Bộ thu phát chuyển đổi các tín hiệu bên
trong máy tính thành tín hiệu mà mạng đòi hỏi.
Card giao tiếp phải có một đầu nối hợp với cáp. Nếu dùng cáp đồng trục
loại nhỏ thì card giao tiếp mạng phải có đầu nối BNC, nếu là cáp xoắn đôi thì
card phải có đầu nối RJ-45.
II. THIẾT BỊ TẬP TRUNG DÂY (HUB) :
Hub là bộ chia hay gọi là bộ tập trung dây dùng để đấu nối mạng. Theo
hoạt động và chưc năng, người ta phân biệt có các loại Hub khác nhau như sau :
• HUB THỤ ĐỘNG : Loại hub này không chứa các linh kiện điện tử
và cưng không sử lý các tín hiệu dữ liệu. Các hub thụ động có chứ năng
duy nhất là tổ hợp các tín hiệu từ một đoạn cáp mạng, khoảng cách
giữa một máy tính và hub không lớn hơn một nửa khoảng cách tối đa
cho phép giữa hai máy tính trên mạng (ví dụ khoảng cách tối đa cho
phép giữa hai máy tính trên mạng là 200 m thì khoảng cách tối đa giữa
máy tính và hub là 100 m).
• HUB CHỦ ĐỘNG : loại hub này có các linh kiện điện tử có thể
khuếch đại và xử lý tín hiệu điện tử tryuền qua giữa các thiết bò mạng.
Quá trình xử lý tín hiệu được gọi là tái sinh tín hiệu, nó làm cho mạng
hoạt động tốt hơn, ít nhạy cảm với lỗi và khoảng cách giữa các thiết bò
có thể tăng lên. Tuy nhiên những ưu điểm đó cũng có thể kéo theo giá
thành của hub chủ động cao hơn đáng kể so với hub bò động.
• HUB THÔNG MINH : đây là hub chủ động nhưng có thêm chức
năng quản trò hub: nhiều hub hiệân nay đã hỗ trợ các giao thức quản trò

mạng cho phép hub gửi các gói tin về trạm điều khiển mạng trung tâm.
Nó cũng cho phép mạng trung tâm quản lý hub, chẳng hạn ra lệnh cho
hub huỷ bỏ một liên kết đang gây rối cho mạng.
• HUB CHUYỂN MẠCH : đây là loại hub mới nhất bao gồm các
mạch cho phép chọn đường rất nhanh cho các tín hiệu giữa các cổng
trên hub. Thay vì chuyển tiếp một gói tin tới tất cả các cổng của hub,
một hub chuyển mạch chỉ chuyển tiếp các gói tin tới cổng nối với trạm
đích của gói tin. Nhiều hub chuyển mạch có khả năng chuyển mạch
các gói tin theo con đường nhanh nhất. Do tính ưu việt nhiều mạng của
hub chuyển mạch nên nó đang dần dần thay thế cầu nói và bộ đònh
tuyến trên nhiều mạng.
III. BỘ LẶP (REPEATER)
Bộ lặp (repeater) là một thiêt bò nối hai đầu đoạn cáp với nhau khi cần
mở rộng mạng. Nó được dùng khi độ dài tổng cộng của cáp vượt quá độ dài cực
đại cho phép. Bộ lặp chỉ dùng với các mạng Ethrnet nối với cáp đồn trục, còn ở
mạng dùng cáp UTP thì chính hub cũng là một bộ lặp.
pc
pc
pc
pc
pc
pc
pc
Bộ lặp
IV. CẦU NỐI (BRIDGE)
Cầu nối (Bridge) là một thiết bò làm việc ở lớp liên kết dữ liệu ( Data link
layer) của mô hình OSI. Nó là một thiết bò dùng để nối hai mạng sao cho chúng
hoạt động như một mạng. Cầu nối có thể chuyển đi các tín hiệu có đích ở phần
mạng phía bên kia. Cầu nối làm được điều đó vì mỗi thiết bò mạng đều có một
đòa chỉ duy nhất và đòa chỉ đích đươc đặt trong tiêu đề của mỗi gói tin được

truyền. Giả sử có hai mạng LAN A và LAN B
Ta có mô hình sau :
bridge
Pc (x)
Pc A
Pc B
Pc 1
Pc 2
Pc (n)

LAN A
LAN B
• Hoạt động của cầu nối:
+ Nhận mọi gói thông tin trên LAN A và LAN B.
+ Kiểm tra các đòa chỉ đích ghi trong gói (các gói tin trong LAN A
mà có đích cũng ở trên LAN A thì các gói tin đó có thể được gửi đến đích mà
không cần đến cầu nối. Các gói tin trong LAN B có cùng đòa chỉ trên LAN B
cũng vậy.
Các cầu nối thế hệ cũ đòi hỏi phải cấu hình trực tiếp các bảng đòa chỉ.
Còn các cầu nối thế hệ mới ( gọi là learning bridge) có thể cập nhật tự động các
bảng đòa chỉ của nó khi các thiết bò được thêm vào hoặc bớt đi trên mạng
Cầu nối có thể dùng để nối hai mạng khác nhau, chẳng hạn như nối
mạng Ethernet và mạng Token Ring. Nhưng chúng hay được dùng hơn trong
việc chia một mạng lớn thành hai mạng nhỏ để nâng cao hiệu năng sử dụng
• Tính năng của một số loại cầu nối :
+ Lọc và chuyển tiếp chỉ ra khả năng nhận và kiểm tra dữ liệu để
chuyển khung tới mạng khác hay trong cùng một mạng.
+ Hỗ trợ nhiều cổng cho phép nối nhiều hơn hai mạng với nhau.
+ Hỗ trợ giao tiếp LAN và WAN
+ Không nén dữ liệu khi truyền.

+ Phiên dòch khung, chuyển đổi hai khuôn dạng dữ liệu khác nhau
giữa hai mạng.
+ Bóc gói khung: thêm vào phần tiêu đề cho mỗi gói khi đi qua
mỗi lớp.
+ Phương thức đònh tuyến : cầu nối loại này có khả năng tự độâng
thay đổi bảng đònh tuyến có thể lựa chọn đường đi tới đích của dữ
liệu được tôt nhất.
V. BỘ ĐỊNH TUYẾN (ROUTER) :
Bộ đònh tuyến là một thiết bò thông minh hơn hẳn cầu nối vì nó còn có thể
thực hiện các giải thuật các đường đi tối ưu ( theo chỉ tiêu nào đó). Nói cách
khác, bộ đònh tuyến tương tự như một cầu nối “ siêu thông minh” cho các mạng
thực sự lớn.
Cầu nối chứa đòa chỉ của tất cả các máy tính gửi hai bên cầu và có thể gửi
các thông điệp theo đúng đòa chỉ. Nhưng các bộ đònh tuyến còn biết nhiều hơn
phạm vi trong mạng, một bộ đònh tuyến không những chỉ biết các đòa chỉ của tất
cả các máy tính mà còn biết các cầu nối và các bộ đònh tuyến khác ở trên mạng
và có thể quyết đònh lộ trình có hiệu quả nhất cho mỗi thông điệp.
Các bộ đònh tuyến cũng được dùng để nối các mạng cách xa nhau về mặt
đòa lý qua các bộ điều chế modem mà không thể thực hiện điều này bằng cầu
nối.
Về mặt kỹ thuật phân biệt giữa cầu nối và bộ đònh tuyến: cấu nối hoạt
động ở lớp điều khiển truy cập môi trường MAC (Media Access Control) hay
lớp liên kết dữ liệu. Trong khi đó bộ đònh tuyến hoạt động ớ lớp mạng.
Như vậy, cầu nối có chức năng tương ứng với hai lớp thấp ( lớp vật lý,
lớp liên kết dữ liệu) của mô hình OSI, trong khi các bộ đònh tuyến hoạt động ở
lớp mạng của mô hình OSI. Bộ đònh tuyến cho phép nối các kiểu mạng khác
nhau thành liên mạng. Chức năng của bộ đònh tuyến đòi hỏi phải hiểu một giao
thức nào đó trước khi thực hiện việc chọn đườnh cho giao thức đó. các bộ đinh
tuyến do vậy sẽ phụ thuộc vào giao thức của các mạng được nối kết.
VI. MODEM (GIẢI ĐIỀU CHẾ):

Modem ( giải điều chế ) là thiết bò có chức năng chuyển đổi tín hiệu số
thành tín hiệu tương tự mà ngược lại. Nó được dùng để kết nối thông các máy
tính thông qua đường điện thoại, đây là một loại thiết bò khá phổ dụng.
Modem không thể dùng để nối các mạng xa với nhau và trao đổi dữ liệu
trực tiếp. Hay nói cách khác, modem không phải là thiết bò liên mạng như bộ
đònh tuyến. Tuy nhiên modem có thể dược dùng kết hợp với một bộ đònh tuyến
để kết nối các mạng qua điện thoại.
Có hai loại modem : modem trong và modem ngoài. Modem trong được
gắn trong bo mạch chính ( mainboard), còn modem ngoài là một thiết bò độc lập,
nó được nối với máy tính thông qua cổng RS-232.
VII. MÁY PHỤC VỤ _ SERVER
Trong mét m¹ng cã thĨ cã mét hay nhiỊu m¸y Server, c¸c m¸y nµy cã cÊu h×nh m¹nh thêng sư dơng ®Ĩ qu¶n lý c¸c
ho¹t ®éng cđa m¹ng nh ph©n chia tµi nguyªn m¹ng, trao ®ỉi th«ng tin gi÷a c¸c tr¹m...
VIII. PHƯƠNG PHÁP BẤM DÂY NỐI MẠNG (Đọc thêm)
• Cáp mạng gồm có một lớp nhựa trắng bao bọc ở bên ngoài, bên trong gồm có 8 sợi: cáp nhỏ
xoắn đôi với nhau thành 4 cặp.
 Cặp thứ nhất: Xanh lá + trắng xanh lá.
 Cặp thứ hai: Xanh dương + trắng xanh dương.
 Cặp thứ ba: Cam + trắng cam.
 Cặp thứ tư: Nâu + trắng nâu
• Để dễ thuận tiện trong việc bấm cáp, người ta chia chúng thành hai chuẩn sau :
 Chuẩn A theo thứ tự sau :
Trắng cam, cam, trắng xanh lá, xanh dương, trắng xanh dương,xanh lá, trắng nâu, nâu
 Chuẩn B theo thứ tự sau :
Trắng xanh lá, xanh lá, trắng cam, xanh dương, trắng xanh dương, cam, trắng nâu, nâu
• Nếu nối giữa Hub với Hub hoặc giữa máy tính với máy tính. Một đầu của đầu cáp ta sử dụng
chuẩn A để nối,đầu còn lại ta dùng chuẩn B.
• Nếu nối giữa máy với Hub, ta sử dụng chuẩn B cho mỗi đầu cáp.

chuaồn A chuaồn B

Hỡnh chuaồn bũ baỏm caựp :
Hỡnh caựp ủaừ ủửụùc baỏm :

Chương 2. IP- GIAO THỨC MẠNG
Mỗi máy tính khi kết nối vào Internet đều có một đòa chỉ duy nhất, đó
chính là đòa chỉ IP. Đòa chỉ này dung để phân biệt máy tính đó với các máy tính
khác trên mạng Internet.
Vậy đòa chỉ IP là gì : đòa chỉ IP là một số nguyên 32 bit được chia thành 4
byte ngăn cách bởi dấu chấm, mỗi byte có giá trò từ 0->255. Mỗi đòa chỉ IP gồm
hai phần là đòa chỉ mạng (Network) và đòa chỉ máy (Host).
Ví dụ 1: 45.10.0.1 ( đòa chỉ mạng là 45,đòa chỉ máy là 10.0.1)
Ví dụ 2: 168.10.45.12 (đòa chỉ mạng là 168.10, đòa chỉ máy là 45.12)
I. CÁC LỚP ĐỊA CHỈ IP:
Toàn bộ đòa chỉ IP được chi thành sáu lớp khác nhau : A,B,C,D,E và
loopback. Mỗi lớp sẽ có cách xác đònh đòa chỉ Network và đòa đòa chỉ Host khác
nhau.
• Lớp A: có bit đầu tiên bằng 0, 7 bit còn lại N dành cho đòa chỉ
network nên có tối đa là 2^7-2=126 trên lớp A. 24 bit còn lại dành cho đòa
chỉ Host nên mỗi mạng thuộc lớp A có tối đa là 2^24-2=17.777.214 máy.
Nguyên nhân phải trừ đi 2 vì có hai đòa chỉ được dành riêng là đòa chỉ mạng
(x.x.x.0) và đòa chỉ broadcast (x.x.x.255). Lớp A chỉ dành riêng cho các đòa
chỉ của các tổ chức lớn trên thế giới. Vùng đòa chỉ IP của lớp A là 1.0.0.1
đến 126.0.0.0
• Lớp B: có hai bit đầu tiên là 10, 14 bit tiếp theo dành cho đòa chỉ
network, 16 bit còn lại dành cho đòa chỉ host. Tổng số mạng trên lớp B bằng
2^14-2=16382, mỗi mạng chứa tối đa là 2^16-2=65.643 máy. Lớp dành cho
các tổ chức hạng trung trên thế giới. Vùng đòa chỉ dùng chỉ lớp B là
128.1.0.0 đến 191.254.0.0
• Lớp C: có ba bit đầu tiên là 110, 22 bit tiếp theo dành cho đòa chỉ
lớp mạng, 8 bit còn lại dành riêng cho đòa chỉ host. Số mạng tối đa trên lớp

C là 4194302, số host ( máy) tối đa trên mỗi mạng là254. Lớp C được sử
dụng trong các tổ chức nhỏ , trong đó có cả máy tính của chúng ta. Vùng đòa
chỉ của lớp C từ 192.0.1.0 đến 223.255.254.0
• Lớp D: có 4 bit đầu tiên luôn là 1110, lớp D được dành cho phát các
thông tin (multicast/broadcast), có đòa chỉ từ 224.0.0.0 đến 239.255.255.255
• Lớp E: có 4 bit đầu tiên luôn là 1111, lớp E được dành riêng cho
việc nhiên cứu, lớp này có đòa chỉ từ 240.0.0.0 đến 254.255.255.255
• Loopback : đòa chỉ 127.x.x.x được dùng riêng để kiểm tra vòng lặp
quy hồi (loopback) và truyền thông liên quy trình trên máy tính cục bộ, đây
không phải là đòa chỉ mạng hợp lệ.
 Chúng ta có thể dựa vào các bit hoặc các byte đầu tiên để xác đònh lớp
của IP một cách nhanh chóng.
Ví dụ IP là : 128.7.15.1
Ta có bảng sau:
Hệ nhò phân
10000000
00000111 00001111 00000001
Hệ thập phân 128 7 15 1
Ta thấy hai bit của byte đầu tiên là 10 => IP thuộc lớp B
Hoặc ta có thể nhận được qua byte đầu tiên của đòa chỉ IP
Ta có bảng sau :
Lớp
Byte đầu tiên của đòa chỉ
IP
A 1-126
B 128-191
C 192-223
D 224-239
E 240-254
Loopback 127

II. SUBNET (MẠNG CON)
Để cấp phát đòa chỉ IP cho các mạng khác nhau một cách hiệu quả và dễ
quản lý, nhà quản trò thường phân chia mạng của họ thành nhiều mạng nhỏ hơn
gọi là Subnet. Subnet sẽ vay mượn một số bit của host để làm Subnet mask (mặt
nạ mạng).
Chú ý:
+ Subnet mask có tất cả các bit network và subnet bằng 1, các bit host đều
bằng 0.
+ Tất cả các máy trên cùng một mạng phải có cùng subnet.
+ Để phân biệt được các subnet (mạng con) khác nhau, bộ đònh tuyến dùng
phép logic AND.
Ví dụ: đòa chỉ mạng lớp C có subnet 192.10.0.0 có thể như sau :
a) Dùng 8 bit để làm subnet.
Subnet mask = 255.255.255.0
Network Network Subnet Host
11111111 11111111 11111111 00000000
255 255 255 0
Như vậy, số bit dành cho subnet là 8 bit nên có tất cả là 2^8-2=254 subnet
(mạng con). Đòa chỉ của các subnet lần lượt là :192.10.0.1, 192.10.0.2,
19210.0.3, . . ., 192.10.0.254. 8 bit 0 dành cho dành cho host nên mỗi subnet có
2^8-2=254 host. Đòa chỉ của các host lần lượt là : 192.10.xxx.1, 192.10.xxx.2,
192.10.xxx.3, . . . , 192.10.xxx.254
b) Chỉ dùng 7 bit để làm subnet
Subnet mask = 255.255.254.0
Network Network Subnet Host
11111111 11111111 11111110 00000000
255 255 254 0
Như vậy, số bit dành cho subnet là7, nên có tất cả là 2^7-2 = 125 subnet
(mạng con). Nhưng bù lại, mỗi subnet có tới 510 host do 9 bit sau được dành
cho host. 2^9-2 = 510 host.

III. IP ĐỘNG và IP TĨNH
Khi máy tính kết nối vào mạng internet thường xuyên, chẳng hạn như 1
web server hoặc FPT server luôn phải có một đòa IP cố đònh nên gọi là đòa chỉ
IP tónh. Đối với các máy tính thỉnh thoảng kết nối vào internet. Chẳng hạn như
máy A quay số kết nối đến ISP (Internet Service Provider : dòch vụ cung cấp
internet). Mỗi lần máy A sử dụng internet, DHCP server của ISP sẽ cung cấp
cho máy A một đòa chỉ IP chẳng hạn 203.162.30.209, và nếu lần sau máy tính A
kết nối vào Internet thì DHCP server của nhà cung cấp dòch vụ internet sẽ cung
cấp cho máy tính A một đòa chỉ IP mới, chẳng hạn: 230.162.30.168. Như vậy,
đòa chỉ IP của máy tính A là đòa chỉ IP động.
IV. CẤU TẠO ĐỊA CHỈ IP BẰNG TÊN
Để tạo sự dễ dàng cho người sử dụng, người ta đã đặt ra đòa chỉ IP bằng
tên. Đòa chỉ bằng tên này được tạo ra sao cho dễ nhớ, rõ ràng và giúp người sử
dụng có khái niệm sở hữu và vò trí của đòa chỉ đó. Thông thường đòa chỉ bằng
tên được cấu tạo như sau : aaa.bbb.ccc
aaa có thể tên của một máy tính hay tên của một ngành, một nhóm. bbb
là tên của một tổ chức, một trường học, một hội đoàn . . . và ccc tương trưng
cho hội, vùng, quốc gia. . . Tóm lại, đòa chỉ IP bằng tên cho ta biết được phần
nào về nơi chốn, khu vùng của máy tính. . .
Thí dụ đòa chỉ sau: dhcongnghiep.thainguyen.edu
Từ phải sang trái : edu là hệ thống giáo dục, dhthainguyen là tên trường
vung, dhcongnghiep là một trường thành viên của Đại học Thái Nguyên.
Phần cuối của đòa chỉ có thể người ta cho biết phần nào các đòa chỉ ở đâu
hoặc thuộc về chính quyền, tổ chức nào . . .
EDU : hệ thống các trường đại học
COM : hãng xưởng, thương mại.
GOV : cơ quan chính quyền.
MIL : quân đội.
NET : những trung tâm lớn cung cấp dòch vụ Internet.
Chương 3. PROTOCOL-GIAO THỨC

I. PROTOCOL ( GIAO THỨC ) LÀ GÌ :
Việc trao đổi thông tin dù là đơn giản nhất cũng phải tuân theo những
nguyên tắc nhất đònh. Đơn giản như hai người nói chuyện với nhau, muốn cho
cuộc nói chuyện có kết quả thì ít nhất cả hai người phải ngầm tuân thủ quy ước :
Khi một người nói thì người kia phải biết lắng nghe và ngược lại. Việc truyền
thông trên mạng cũng vậy. Cần có các quy tắc, quy ước truyền thông về nhiều
mặt : khuôn dạng cú pháp của dữ liệu, các thủ tục gửi, nhận dữ liệu, kiểm soát
hiệu quả chất lượng truyền thông tin. Tập hợp những quy tắc, quy ước truyền
thông đó được gọi là giao thức của mạng (protocol).
Một tập hợp tiêu chuẩn để trao đổi thông tin giữa hai hệ thống máy tính
hoặc hai thiết bò máy tính với nhau được gọi là giao thức. Các giao thức còn
được gọi là các nghi thức hoặc đònh ước của máy tính.
II. HOẠT ĐỘNG CỦA GIAO THỨC :
Toàn bộ hoạt động truyền dữ liệu trên mạng phải được chia thành nhiều
bước riêng biệt có hệ thống. mỗi bước, một số hoạt động sẽ diễn ra và không
thể diễn ra ở bất kỳ bước nào khác. Mỗi bước có nhưng nguyên tắc và giao thức
riêng.
Các bước phải được thực hiện theo một trình tự nhất quán giống nhau trên
mỗi máy tính mạng. máy tính gửi, những bước này phải được thự hiện tu trên
xuống. máy tính nhận, chúng phải được thực hiện từ dưới lên.
1. MÁY TÍNH GỬI:
- Chia dữ liệu thành thành các phần nhỏ hơn (gọi là gói) mà giao thức
có thể xử lý được.
- Thêm thông tin đòa chỉ vào gói để máy tính đích trên mạng biết được
dữ liệu đó thuộc sở hữu của nó.