Khoa Công nghệ thông tin
Giáo trình Mạng máy tính
LỜI MỞ ĐẦU
---------Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin trong những năm gần đây, máy
tính và mạng máy tính đã trở thành một phần không thể thiếu trong cả công việc, học
tập và giải trí. Tuy nhiên, để có thể khai thác, xây dựng và bảo trì được một hệ thống
mạng cũng đòi hỏi chúng ta phải giành nhiều thời gian nghiên cứu tìm hiểu các kiến
thức và tài liệu liên quan.
Giáo trình môn học ―Mạng máy tính‖ là tài liệu tham khảo chính giành cho sinh viên
khoa Công nghệ thông tin, trường cao đẳng Công Thương Tp. Hồ Chí Minh khi học
về môn học này. Việc biên soạn giáo trình đồng thời cũng nằm trong kế hoạch xây
dựng hệ thống tài liệu chính quy và chuyên biệt của khoa Công nghệ thông tin.
Nội dung của giáo trình bao gồm 02 phần chính: Lý thuyết và Thực hành. Nội dung
phần thực hành được gắn kết chặt chẽ với 6 buổi thực hành của sinh viên khi học môn
học này. Nội dung phần lý thuyết được chia làm 5 chương học:
Chương 1: Tổng quan về Mạng máy tính
Chương 2: Thiết bị và công nghệ mạng
Chương 3: Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI
Chương 4: Giao thức TCP/IP
Chương 5: Dịch vụ mạng
Mặc dù đã cố gắng trong suốt quá trình biên tập để đem tới những nội dung chính xác
và cần thiết nhất cho người học. Tuy nhiên, giáo trình biên soạn lần đầu không thể
tránh khỏi sai sót. Rất mong được sự đóng góp và chỉnh sửa của quý thầy cô, quý độc
giả và các bạn Học sinh – Sinh viên. Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về email:
[email protected].
NHÓM TÁC GIẢ
Trường CĐ Công Thương Tp. Hồ Chí Minh
Trang 1
Khoa Công nghệ thông tin
Giáo trình Mạng máy tính
MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................................. 2
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................................... 5
Chương I- TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH .................................................................. 6
I.1. KHÁI NIỆM VÀ LỢI ÍCH CỦA HỆ THỐNG MẠNG.................................................. 6
I.1.1. Khái niệm mạng máy tính ........................................................................................ 6
I.1.2. Vai trò của mạng máy tính ....................................................................................... 6
I.2. MÔ HÌNH XỬ LÝ MẠNG ............................................................................................. 7
I.2.1. Mô hình xử lý mạng tập trung (Centralized computing) .......................................... 7
I.2.2. Mô hình tính toán phân tán (Distributed computing) ............................................... 7
I.2.3. Mô hình tính toán cộng tác (Collaborative computing) ........................................... 8
I.3. PHÂN LOẠI MẠNG MÁY TÍNH .................................................................................. 8
I.3.1. Phân loại theo khoảng cách địa lý ............................................................................ 8
I.3.2. Phân loại theo cấu trúc mạng .................................................................................... 9
I.3.3. Phân loại theo phương pháp truyền thông tin ......................................................... 11
I.4. THÀNH PHẦN HỆ THỐNG MẠNG MÁY TÍNH ...................................................... 13
I.4.1. Môi trường truyền dẫn (Transmission media) ........................................................ 13
I.4.2. Giao thức (Protocol) ............................................................................................... 14
I.4.3. Các dịch vụ mạng (Network services) .................................................................... 14
I.5. CÁC MÔ HÌNH ỨNG DỤNG MẠNG ......................................................................... 15
I.5.1. Mô hình mạng ngang hàng (Peer–to–Peer Network) ............................................. 15
I.5.2. Mô hình mạng khách chủ (Client – Server Netwrok / Server Based Network) ..... 16
I.6. HỆ ĐIỀU HÀNH MẠNG.............................................................................................. 18
I.7. MÔ HÌNH QUẢN LÝ MẠNG ...................................................................................... 19
I.7.1. Mô hình mạng Workgroup ..................................................................................... 19
I.7.2. Mô hình mạng Domain ........................................................................................... 19
I.8. BĂNG THÔNG (BANDWIDTH – B) .......................................................................... 21
Chương II- THIẾT BỊ VÀ CÔNG NGHỆ MẠNG ................................................................. 23
II.1. THIẾT BỊ MẠNG ........................................................................................................ 23
II.1.1. Đặc tính thiết bị truyền dẫn ................................................................................... 23
II.1.2. Thiết bị truyền dẫn hữu tuyến ............................................................................... 23
II.1.3. Truyền dẫn vô tuyến .............................................................................................. 31
II.1.4. Thiết bị kết nối ...................................................................................................... 34
Trường CĐ Công Thương Tp. Hồ Chí Minh
Trang 2
Khoa Công nghệ thông tin
Giáo trình Mạng máy tính
II.2. CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN MẠNG ...................................................................... 46
II.2.1. Mạng Điểm – Điểm (Point to Point) ..................................................................... 46
II.2.2. Mạng Ethernet (IEEE 802.3) ................................................................................ 47
II.2.3. Mạng Token Ring (802.5) ..................................................................................... 48
II.2.4. Mạng thuê bao (Leased line Network) .................................................................. 50
II.2.5. Mạng chuyển mạch (Circuit Swiching Network) ................................................. 51
II.2.6. Mạng X25 .............................................................................................................. 54
II.2.7. Mạng Frame Relay ................................................................................................ 54
II.2.8. Mạng ADSL .......................................................................................................... 54
II.2.9. Mạng Internet ........................................................................................................ 56
Chương III- KIẾN TRÚC PHÂN TẦNG VÀ MÔ HÌNH OSI ............................................... 58
III.1. GIỚI THIỆU VỀ KIẾN TRÚC PHÂN TẦNG........................................................... 58
III.2. MÔ HÌNH OSI ............................................................................................................ 59
III.2.1. Tầng vật lý (Physical Layer) ................................................................................ 61
III.2.2. Tầng liên kết dữ liệu (Data link layer) ................................................................. 62
III.2.3. Tầng mạng (Network layer) ................................................................................. 63
III.2.4. Tầng vận chuyển (Transport layer) ...................................................................... 64
III.2.5. Tầng phiên (Session layer)................................................................................... 65
III.2.6. Tầng trình diễn (Presentation layer) .................................................................... 65
III.2.7. Tầng ứng dụng (Application Layer) .................................................................... 65
Chương IV- GIAO THỨC TCP/IP .......................................................................................... 67
IV.1. Mô hình TCP/IP .......................................................................................................... 67
IV.1.1. Tầng Giao Diện Mạng (Network Interface Layer): ............................................. 67
IV.1.2. Tầng Liên Mạng (Internet Layer): ....................................................................... 67
IV.1.3. Tầng Giao Vận (Transport Layer): ...................................................................... 68
IV.1.4. Tầng Ứng Dụng (Application Layer): ................................................................. 68
IV.2. GIAO THỨC IP (INTERNET PROTOCOL) ............................................................ 70
IV.2.1. Địa chỉ IP ............................................................................................................. 70
IV.2.2. Phân chia mạng con (Subnet) .............................................................................. 75
IV.2.3. IP v6 ..................................................................................................................... 79
IV.3. GIAO THỨC TCP (TRANSMISSION CONTROL PROTOCOL) ........................... 82
IV.3.1. Hoạt động của giao thức ...................................................................................... 83
IV.3.2. Cấu trúc gói tin TCP ............................................................................................ 87
Trường CĐ Công Thương Tp. Hồ Chí Minh
Trang 3
Khoa Công nghệ thông tin
Giáo trình Mạng máy tính
IV.4. GIAO THỨC UTP (USER DATAGRAM PROTOCOL).......................................... 88
Chương V- DỊCH VỤ MẠNG ................................................................................................. 91
V.1. DỊCH VỤ DHCP (DYNAMIC HOST CONFIGURATION PROTOCOL) ............... 91
V.2. DỊCH VỤ DNS (DOMAIN NAME SYSTEM) .......................................................... 92
V.3. DỊCH VỤ FTP (FILE TRANSFER PROTOCOL) ..................................................... 95
V.4. DỊCH VỤ WEBSITE ................................................................................................... 97
V.4.1. WWW (World Wide Web) ................................................................................... 97
V.4.2. Giao thức HTTP (HyperText Transmission Protocol) .......................................... 97
V.4.3. Web Server ............................................................................................................ 97
V.4.4. Web Client ............................................................................................................ 99
V.5. DỊCH VỤ EMAIL ..................................................................................................... 100
THỰC HÀNH ........................................................................................................................ 101
BUỔI SỐ 1 ......................................................................................................................... 101
Nội dung thực hành chính: ............................................................................................. 101
Yêu cầu chuẩn bị:........................................................................................................... 101
BUỔI SỐ 2 ......................................................................................................................... 103
Nội dung thực hành chính: ............................................................................................. 103
BUỔI SỐ 3 ......................................................................................................................... 105
Nội dung thực hành chính: ............................................................................................. 105
BUỔI SỐ 4 ......................................................................................................................... 107
Nội dung thực hành chính: ............................................................................................. 107
Trường CĐ Công Thương Tp. Hồ Chí Minh
Trang 4
Khoa Công nghệ thông tin
Giáo trình Mạng máy tính
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Tống Văn On, Mạng máy tính, Tập 1, 2, Nhà xuất bản thống kê, 2004
[2] Nguyễn Nam Thuận -Lữ Đức Hào, Thiết kế mạng & Xây dựng mạng máy tính,
Nhà xuất bản giao thông vận tải, 2006.
[3] Nguyễn Thúc Hải, Mạng máy tính và các hệ thống mở , NXB Giáo dục, 1999.
[4] Ngô Bá Hùng- Phạm Thế Phi, Giáo trình Mạng máy tính, ĐH Cần Thơ, 2005.
[5] Ethernet Networks: Design, Implementation, Operation, Management. Gilbert
Held .Copyright 2003 John Wiley & Sons, Ltd
[6] Internetworking Design Basics, Copyright Cisco Press 2003
Trường CĐ Công Thương Tp. Hồ Chí Minh
Trang 5
Khoa Công nghệ thông tin
Giáo trình Mạng máy tính
Chương I- TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH
I.1. KHÁI NIỆM VÀ LỢI ÍCH CỦA HỆ THỐNG MẠNG
I.1.1. Khái niệm mạng máy tính
Mạng máy tính là tập hợp nhiều máy tính điện tử và các thiết bị đầu cuối được
kết nối với nhau bằng các thiết bị liên lạc nhằm trao đổi thông tin, cùng chia sẻ phần
cứng, phần mềm và dữ liệu.
Thành phần của mạng máy tính bao gồm phần cứng, các giao thức và các phần
mềm mạng.
Khi nghiên cứu về mạng máy tính, các vấn đề quan trọng được xem xét là giao
thức mạng, cấu hình kết nối của mạng và các dịch vụ trên mạng.
Hình 1-1 Một mô hình liên kết các máy tính trong mạng
I.1.2. Vai trò của mạng máy tính
Các máy tính khi được kết nối với nhau để tạo thành hệ thống mạng máy tính luôn có
được những ưu điểm vượt trội so với việc sử dụng từng máy tính đơn lẻ, các ưu điểm
đó được thể hiện qua năm vai trò của mạng máy tính như sau:
Tập trung tài nguyên tại một số máy và chia sẻ cho nhiều máy khác.
Trong hệ thống mạng máy tính khi cần chia sẻ dữ liệu tài nguyên cho người
dùng trong cùng hệ thống thì dữ liệu chỉ cần đưa lên một vài máy tính, tất cả
Trường CĐ Công Thương Tp. Hồ Chí Minh
Trang 6
Khoa Công nghệ thông tin
Giáo trình Mạng máy tính
các máy tính khác có thể truy cập sử dụng dữ liệu và tài nguyên, bao gồm cả tài
nguyên về phần cứng và phần mềm.
User
User
Scanner
Switch
User
Printer
User
User
Hình 1.2- Mô hình chia sẻ tài nguyên trong mạng máy tính
Khắc phục sự trở ngại về khoảng cách địa lý.
Tăng chất lượng và hiệu quả khai thác thông tin.
Cho phép thực hiện những ứng dụng tin học phân tán
Độ an toàn tin cậy của hệ thống tăng lên nhờ khả năng thay thế khi có sự cố
I.2. MÔ HÌNH XỬ LÝ MẠNG
I.2.1. Mô hình xử lý mạng tập trung (Centralized computing)
Toàn bộ các tiến trình xử lý diễn ra tại máy tính trung tâm. Các máy trạm cuối
(Terminals) được nối mạng với máy tính trung tâm và chỉ hoạt động như những thiết
bị nhập xuất dữ liệu cho phép người dùng xem trên màn hình và nhập liệu qua bàn
phím. Các máy trạm đầu cuối không lưu trữ và xử lý dữ liệu. Mô hình tính toán mạng
trên có thể triển khai trên hệ thống phần cứng hoặc phần mềm được cài đặt trên
Server.
Ưu điểm: Dữ liệu bảo mật an toàn, dễ backup, dễ diệt virus và chi phí cài đặt thấp.
Khuyết điểm: Khó đáp ứng được các yêu cầu của nhiều ứng dụng khác nhau, tốc độ
truy xuất chậm.
I.2.2. Mô hình tính toán phân tán (Distributed computing)
Các máy tính có khả năng hoạt động độc lập, các công việc được tách nhỏ và giao
cho nhiều máy tính khác nhau trong mạng thay vì tập trung xử lý trên máy trung tâm.
Trường CĐ Công Thương Tp. Hồ Chí Minh
Trang 7
Khoa Công nghệ thông tin
Giáo trình Mạng máy tính
Tuy dữ liệu được xử lý và lưu trữ tại máy cục bộ nhưng các máy tính này được nối
mạng với nhau nên chúng có thể trao đổi dữ liệu và các dịch vụ.
Ưu điểm: Truy xuất nhanh, phần lớn không giới hạn các ứng dụng.
Khuyết điểm: Dữ liệu lưu trữ rời rạc khó đồng bộ, backup và rất dễ nhiễm virus.
I.2.3. Mô hình tính toán cộng tác (Collaborative computing)
Mô hình tính toán mạng cộng tác bao gồm nhiều máy tính có thể hợp tác để thực
hiện một công việc. Một máy tính này có thể mượn năng lực tính toán, xử lý của máy
tính khác bằng cách chạy các chương trình trên các máy tính nằm trong mạng.
Ưu điểm: Xử lý rất nhanh và mạnh, có thể dùng để chạy các ứng dụng có các phép
toán lớn, xử lý dữ liệu lớn. Ví dụ: bẻ khóa các hệ mã, tính toán ADN, ...
Khuyết điểm: Các dữ liệu được lưu trữ trên các vị trí khác nhau nên rất khó đồng bộ
và backup, khả năng nhiễm virus rất cao
I.3. PHÂN LOẠI MẠNG MÁY TÍNH
I.3.1. Phân loại theo khoảng cách địa lý
Hiện nay, mạng máy tính được phát triển khắp nơi với những ứng dụng ngày càng đa
dạng nên việc phân loại mạng máy tính là một việc rất phức tạp. Người ta có thể chia
các mạng máy tính theo khoảng cách địa lý ra làm các loại mạng sau:
Mạng cục bộ (Local Area Networks – LAN): là mạng được cài đặt trong một
phạm vi tương đối nhỏ (trong một phòng, một toà nhà, hoặc phạm vi
của một trường học v.v…) với khoảng cách lớn nhất giữa hai máy tính nút
mạng chỉ trong khoảng vài chục km trở lại. Tổng quát có hai loại mạng LAN:
mạng ngang hàng (peer to peer) và mạng có máy chủ (server based). Mạng
server based còn được gọi là mạng ―Client/Server‖ (Khách/Chủ), mạng có
đường kính ≤ 1km.
Mạng đô thị (Metropolitan Area Network – MAN): là mạng được cài đặt
trong phạm vi một đô thị hoặc một trung tâm kinh tế - xã hội có bán kính
khoảng 100km trở lại. Mạng được nối kết nhiều mạng LAN lại với nhau.
Mạng diện rộng (Wide Area Network – WAN): phạm vi của mạng có thể
vượt qua biên giới quốc gia và thậm chí cả lục địa. Cáp truyền qua đại dương
hoặc vệ tinh được dùng cho việc truyền dữ liệu trong mạng WAN.
Mạng toàn cầu (Global Area Network – GAN): phạm vi của mạng
trải rộng toàn Trái đất. Việc kết nối các máy tính được thực hiện thông qua mạng
viễn thông và vệ tinh.
Trường CĐ Công Thương Tp. Hồ Chí Minh
Trang 8
Khoa Công nghệ thông tin
Giáo trình Mạng máy tính
I.3.2. Phân loại theo cấu trúc mạng
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 3
dạng cấu trúc là: Mạng dạng hình sao (Star Topology), mạng dạng vòng ( Ring
Topology) và mạng dạng tuyến (Linear Bus Topology). Ngoài 3 dạng cấu hình kể trên
còn có một số dạng khác biến tướng từ 3 dạng này như mạng dạng cây, mạng dạng
hình sao - vòng, mạng hỗn hợp,v.v....
I.3.2.1. Mạng dạng tuyến (BUS Topology)
Trong dạng này tất cả các thiết bị trong mạng đều sử dụng chung một đường truyền
dẫn. Như vậy nếu BUS truyền hỏng hay đứt thì mạng cũng ngừng làm việc.
Hình 1.3: Bus Topology
Theo cách bố trí hành lang các đường như hình vẽ thì máy chủ (host) cũng như tất cả
các máy tính khác (workstation) hoặc các nút (node) 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. Phía hai đầu dây cáp
được bịt bởi một thiết bị gọi là terminator. Các tín hiệu và gói dữ liệu (packet) khi di
chuyển lên hoặc xuống trong dây cáp đều mang theo điạ chỉ của n ơi đến.
Loại hình mạng này dùng dây cáp ít 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 l ưu lượng lớn và khi có sự
hỏng 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.
I.3.2.2. Mạng dạng vòng (Ring Topology)
Mạng dạng này, bố trí theo dạng xoay vòng, đường dây cáp được thiết kế làm thành
một vòng khép kín, tín hiệu chạy quanh theo một chiều nào đó (Chiều không đổi). 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.
Trường CĐ Công Thương Tp. Hồ Chí Minh
Trang 9
Khoa Công nghệ thông tin
Giáo trình Mạng máy tính
Mạng dạng vòng có thuận lợi là có thể nới rộng ra
xa, tổng đường dây cần thiết ít 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
Hình 1.4: Ring Topology
I.3.2.3. Mạng dạng sao (Star Topology)
Mạng hình sao có tất cả các trạm được kết nối với một thiết bị trung tâm có nhiệm vụ
nhận tín hiệu từ các trạm và chuyển đến trạm đích. Tùy theo yêu cầu truyền thông
trên mạng mà thiết bị trung tâm có thể là hub, switch, router hay máy chủ trung tâm.
Vai trò của thiết bị trung tâm là thiết lập các liên kết Point – to – Point.
Ưu điểm: Thiết lập mạng đơn giản, dễ dàng cấu hình lại mạng (thêm, bớt các
trạm), dễ dàng kiểm soát và khắc phục sự cố, tận dụng được tối đa tốc độ
truyền của đường truyền vật lý.
Khuyết điểm: Độ dài đường truyền nối một trạm với thiết bị trung tâm bị hạn
chế (bán kính khoảng 100m với công nghệ hiện nay).
Hình 1.5: Star topology
Trường CĐ Công Thương Tp. Hồ Chí Minh
Trang 10
Khoa Công nghệ thông tin
Giáo trình Mạng máy tính
I.3.2.4. Mạng kết hợp
Kết hợp hình sao và tuyến tính (Star Bus Network): Cấu hình mạng dạng này
có bộ phận tách tín hiệu (splitter) giữ vai trò thiết bị trung tâm, hệ thống
dây cáp mạng cấu hình là Star Topology và Linear Bus Topology.
Ưu điểm của cấu hình này là mạng có thể gồm nhiều nhóm làm việc ở xa nhau,
ARCNET là mạng dạng kết hợp Start Bus Network. Cấu hình này đưa lại sự
uyển chuyển trong việc bố trí đường dây tương thích dễ dàng đối với bất cứ tòa
nhà nào.
Hình 1.6: Mạng kết hợp
Kết hợp hình sao và vòng (Star Ring Network): Cấu hình dạng kết hợp Star
Ring Network, có một ―thẻ bài‖ liên lạc (Token) được chuyển vòng quanh một
cái HUB trung tâm. Mỗi trạm làm việc được nối với HUB – là cầu nối giữa
các trạm làm việc và để tǎng khoảng cách cần thiết.
I.3.3. Phân loại theo phương pháp truyền thông tin
I.3.3.1. Mạng chuyển mạch kênh (Circuit Switching Network)
Khi có hai trạm 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 một trong hai bên ngắt kết nối. Dữ
liệu chỉ được truyền theo con đường cố định này. Kỹ thuật chuyển mạch kênh được
sử dụng trong các kết nối ATM (Asynchronous Transfer Mode) và Dial-up ISDN
(Integrated Services Digital Networks). Ví dụ về mạng chuyển mạch kênh là mạng
điện thoại.
Trường CĐ Công Thương Tp. Hồ Chí Minh
Trang 11
Khoa Công nghệ thông tin
Giáo trình Mạng máy tính
Ưu điểm: kênh truyền được dành riêng trong suốt quá trình giao tiếp do đó tốc độ
truyền dữ liệu được bảo đảm. Điều này là đặc biệt quan trọng đối với các ứng dụng
thời gian thực như audio và video.
Phương pháp chuyển mạch kênh có hai nhược điểm chính:
Phải tốn thời gian để thiết lập đường truyền cố định giữa hai trạm.
Hiệu suất sử dụng đường truyền không cao, vì có lúc trên kênh không có dữ
liệu truyền của hai trạm kết nối, nhưng các trạm khác không được sử dụng
kênh truyền này.
I.3.3.2. Mạng chuyển mạch thông báo (Message Switching Network)
Không giống chuyển mạch kênh, chuyển mạch thông báo không thiết lập liên kết
dành riêng giữa hai trạm giao tiếp mà thay vào đó mỗi thông báo được xem như một
khối độc lập bao gồm cả địa chỉ nguồn và địa chỉ đích. Mỗi thông báo sẽ được truyền
qua các trạm trong mạng cho đến khi nó đến được địa chỉ đích, mỗi trạm trung gian sẽ
nhận và lưu trữ thông báo cho đến khi trạm trung gian kế tiếp sẵn sàng để nhận thông
báo sau đó nó chuyển tiếp thông báo đến trạm kế tiếp, chính vì lý do này mà mạng
chuyển mạch thông báo còn có thể được gọi là mạng lưu và chuyển tiếp (Store and
Forward Network). Một ví dụ điển hình về kỹ thuật này là dịch vụ thư điện tử (email), nó được chuyển tiếp qua các trạm cho đến khi tới được đích cần đến.
Các ưu điểm của phương pháp:
Cung cấp một sự quản lý hiệu quả hơn đối với sự lưu thông của mạng. Bằng
cách gán các thứ tự ưu tiên cho các thông báo và đảm bảo các thông báo có độ
ưu tiên cao hơn sẽ được lưu chuyển thay vì bị trễ do quá trình lưu thông trên
mạng.
Giảm sự tắc nghẽn trên mạng. Các trạm trung gian có thể lưu giữ các thông báo
cho đến khi kênh truyền rảnh mới gửi thông báo đi.
Tăng hiệu quả sử dụng kênh truyền, với kỹ thuật này các trạm có thể
dùng chung kênh truyền.
Hai nhược điểm chính:
Nhược điểm của kỹ thuật này là độ trễ do việc lưu trữ và chuyển tiếp thông báo
là không phù hợp với các ứng dụng thời gian thực.
Các trạm trung gian phải có dung lượng bộ nhớ rất lớn để lưu giữ các thông
báo trước khi chuyển tiếp nó tới một trạm trung gian khác (kích thước của các
thông báo không bị hạn chế).
Trường CĐ Công Thương Tp. Hồ Chí Minh
Trang 12
Khoa Công nghệ thông tin
Giáo trình Mạng máy tính
I.3.3.3. Mạng chuyển mạch gói (Packet Switching Network)
Kỹ thuật này được đưa ra nhằm tận dụng các ưu điểm và khác phục những nhược
điểm của hai kỹ thuật trên, đối với kỹ thuật này các thông báo được chia thành các gói
tin (packet) có kích thước thay đổi, mỗi gói tin bao gồm dữ liệu, địa chỉ nguồn, địa chỉ
đích và các thông tin về địa chỉ các trạm trung gian. Các gói tin riêng biệt không phải
luôn luôn đi theo một con đường duy nhất, điều này được gọi là chọn đường độc lập
(independent routing).
Phương pháp có hai ưu điểm:
Dải thông có thể được quản lý bằng cách chia nhỏ dữ liệu vào các đường
khác nhau trong trường hợp kênh truyền bận.
Nếu một liên kết bị sự cố trong quá trình truyền thông thì các gói tin còn lại
có thể được gửi đi theo các con đường khác.
Điểm khác nhau cơ bản giữa kỹ thuật chuyển mạch thông báo và kỹ thuật chuyển
mạch gói là trong kỹ thuật chuyển mạch gói các gói tin được giới hạn về độ dài tối đa
điều này cho phép các trạm chuyển mạch có thể lưu giữ các gói tin vào bộ nhớ trong
mà không phải đưa ra bộ nhớ ngoài do đó giảm được thời gian truy nhập và tăng hiệu
quả truyền tin.
Những khó khăn của phương pháp chuyển mạch gói cần giải quyết là tập hợp các gói
tin tại nơi nhận để tạo lại thông báo ban đầu cũng như xử lý việc mất các gói tin.
I.4. THÀNH PHẦN HỆ THỐNG MẠNG MÁY TÍNH
I.4.1. Môi trường truyền dẫn (Transmission media)
Trên một mạng máy tính, các dữ liệu được truyền trên môi trường truyền dẫn, nó là
phương tiện vật lý cho phép truyền tải tín hiệu giữa các thiết bị. Nó có hai loại
phương tiện truyền dẫn chủ yếu: hữu tuyến (bounded media) và vô tuyến (boundless
media). Thông thường, hệ thống sử dụng hai loại tín hiệu truyền: digital và analog.
Phương tiện truyền dẫn giúp các tín hiệu từ máy tính này sang máy tính khác. Các tín
hiệu điện tử này biểu diễn các giá trị dữ liệu theo dạng các xung nhị phân (bật/tắt).
Các tín hiệu truyền thông giữa các máy tính và các thiết bị là các dạng sóng điện từ
trải dài từ tần số radio đến tần số hồng ngoại.
Các tần số sóng radio thường dùng để phát tín hiệu LAN. Các tần số này có thể được
dùng với cáp xoắn đôi, cáp đồng trục hoặc thông qua việc truyền phủ sóng radio.
Sóng viba (microwares) thường dùng truyền thông tập trung giữa hai điểm hoặc giữa
các trạm mặt đất và các vệ tinh. Ví dụ như mạng điện thoại cellular.
Trường CĐ Công Thương Tp. Hồ Chí Minh
Trang 13
Khoa Công nghệ thông tin
Giáo trình Mạng máy tính
Tia hồng ngoại thường dùng cho các kiểu truyền thông qua mạng trên các khoảng
cách tương đối ngắn và có thể phát sóng giữa hai điểm hoặc từ một điểm phủ sóng cho
nhiều trạm thu. Chúng ta có thể truyền tia hồng ngoại và các tần số ánh sáng cao hơn
thông qua cáp quang.
I.4.2. Giao thức (Protocol)
Ngôn ngữ được sử dụng bởi các thực thể mạng gọi là giao thức truyền thông mạng.
Giao thức giúp các bên truyền thông ―hiểu nhau‖ bằng cách định nghĩa một ngôn ngữ
chung cho các thành phần mạng truyền thông dữ liệu.
HTTP Protocol
INTERNET
HTTP Protocol
USER
WEB SERVER
Hình 1.7: Giao thức HTTP cho dịch vụ Website
Một giao thức mạng quen thuộc là giao thức TCP/IP - một trong những giao thức của
bộ giao thức TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). TCP/IP được
coi là xương sống của mạng Internet. Tuy tên gọi TCP/IP chỉ hai giao thức cụ thể là
TCP và IP nhưng nó thường được sử dụng để chỉ nhóm gồm nhiều giao thức.
Tóm lại: Giao thức là tiêu chuẩn giao tiếp giữa hai hệ thống giúp chúng hiểu và trao
đổi dữ liệu được với nhau.
Ví dụ: Sequence Packet Exchange/Internetwork Packet Exchange (SPX/IPX),
Transmission Control Protocol/Internetwork Protocol (TCP/IP) , NetBIOS Exchange
User Interface (NetBEUI), AppleTalk, …
I.4.3. Các dịch vụ mạng (Network services)
Các mạng kết nối hai hoặc nhiều hơn các máy tính với nhau để cung cấp một số
phương pháp cho việc chia xẻ và truyền dữ liệu. Nhiều đặc điểm mà một mạng cung
cấp được xem như các dịch vụ (services).
Trường CĐ Công Thương Tp. Hồ Chí Minh
Trang 14
Khoa Công nghệ thông tin
Giáo trình Mạng máy tính
Các dịch vụ thông dụng nhất trên một mạng là: thư điện tử (email), in ấn, chia xẻ file,
truy xuất Internet, truy cập từ xa (remote access), quay số từ xa (remote dial-in), giao
tiếp (communication) và dịch vụ quản trị (management service).
Các mạng lớn có thể có những máy chủ (server) riêng, mỗi máy này thực hiện một
trong các dịch vụ mạng. Với các mạng nhỏ hơn, tất cả các dịch vụ mạng được cung
cấp bởi một hoặc nhiều máy chủ (một máy chủ có thể cung cấp nhiều dịch vụ mạng).
Như vậy, trong một hệ thống mạng máy tính có hai thành phần cơ bản: thành phần
cung cấp dịch vụ và thành phần sử dụng dịch vụ.
I.5. CÁC MÔ HÌNH ỨNG DỤNG MẠNG
I.5.1. Mô hình mạng ngang hàng (Peer–to–Peer Network)
Mạng peer–to–peer là một ví dụ rất đơn giản của các mạng LAN. Chúng cho phép
mọi nút mạng vừa đóng vai trò là thực thể yêu cầu các dịch vụ mạng (client), vừa là
các thực thể cung cấp các dịch vụ mạng (server). Trong môi trường này, người dùng
trên từng máy tính chịu trách nhiệm điều hành và chia sẻ tài nguyên của máy
tính mình. Mô hình này chỉ phù hợp với các tổ chức nhỏ và không quan tâm đến vấn
đề bảo mật. Phần mềm mạng peer–to–peer được thiết kế sao cho các thực thể ngang
hàng thực hiện cùng các chức năng tương tự nhau.
Đặc điểm của mạng ngang hàng:
Mạng Peer to Peer (Còn được biết đến với tên gọi là mạng ngang hàng
workgroup) thường được sử dụng cho hệ thống mạng nhỏ (<=10 người sử
dụng).
Mạng ngang hàng không đòi hỏi phải có người quản trị mạng (Network
Administrator). Mỗi User trong mạng làm việc như quản trị cho trạm làm việc
của riêng họ. Việc lấy chia sẽ dữ liệu gì trên máy cho các người dùng khác
trong mạng hoàn toàn nằm ở quyền quyết định của mỗi cá nhân sử dụng máy
tính riêng của mình.
Trường CĐ Công Thương Tp. Hồ Chí Minh
Trang 15
Khoa Công nghệ thông tin
Giáo trình Mạng máy tính
Hình 1.8: Mô hình minh họa liên kết dữ liệu giữa các máy trong mạng ngang hàng
Các ưu điểm của mạng peer-to-peer:
Đơn giản cho việc cài đặt.
Chi phí tương đối rẻ.
Những nhược điểm của mạng peer-to-peer:
Không quản trị tập trung, đặc biệt trong trường hợp có nhiều tài khoản cho một
người sử dụng (user) truy xuất vào các trạm làm việc khác nhau.
Việc bảo mật mạng có thể bị vi phạm với các user có chung username,
password truy xuất tới cùng tài nguyên.
Không thể sao chép dự phòng (backup) dữ liệu tập trung. Dữ liệu được lưu trữ
rải rác trên từng trạm.
I.5.2. Mô hình mạng khách chủ (Client – Server Netwrok / Server Based
Network)
Mạng khách chủ liên quan đến việc xác định vai trò của các thực thể truyền thông
trong mạng. Mạng này xác định thực thể nào có thể tạo ra các yêu cầu dịch vụ và thực
thể nào có thể phục vụ các yêu cầu đó. Các máy tính được gọi là các file server thực
hiện việc xử lý dữ liệu và giao tiếp giữa các máy tính khác trong mạng. Các máy tính
khác đó được gọi là các workstation (máy tính trạm).
Trường CĐ Công Thương Tp. Hồ Chí Minh
Trang 16
Khoa Công nghệ thông tin
Giáo trình Mạng máy tính
Client
Server
Client
Client
Hình 1.9: Mô hình mạng Khách-Chủ
Các máy trạm được nối với máy chủ, nhần quyền truy cập mạng và tài nguyên mạng
từ các máy chủ. Đối với Windows Server các máy được tổ chức thành các miền
(Domain). An ninh trên các Domain được quản lý bởi một hoặc một số máy chủ đặc
biệt được gọi là Domain Controller (DC). Các mạng Khách-Chủ thường được sử dụng
cho các mạng lớn (>10 người sử dụng) và thực hiện các công việc chuyên biệt như
sau:
File và Print Servers: quản lý truy xuất của user tới các file và các máy in.
Application Servers: máy chủ có nhiệm vụ cung cấp các ứng dụng, các phần
mềm cho các máy trạm trong môi trường client/server.
Database Server: máy chủ có cài đặt các hệ thống Cơ sở dữ liệu (DBMS) như
SQL Server, Oracle, DB2 phục vụ cho các nhu cầu ứng dụng truy xuất dữ liệu
trên mạng.
Communication Server: máy chủ phục vụ cho công tác truyền thông, giao tiếp
trên mạng như Web (Web Server), Mail (Mail Server), truyền nhận file
(FTP Server), …
Mail Servers: hoạt động như một server ứng dụng, trong đó có các ứng dụng
server và ứng dụng client, với dữ liệu được tải xuống từ server tới client.
Đặc điểm của mạng Client-Server:
Khó khăn trong việc cài đặt, cấu hình và quản trị hơn so với mạng peer-to-peer
Cung cấp sự bảo mật tốt hơn cho các tài nguyên mạng.
Dễ dàng hơn trong việc quản trị sao chép dự phòng dữ liệu (backup). Thậm chí
có thể lập lịch cho công việc này thực hiện tự động.
Trường CĐ Công Thương Tp. Hồ Chí Minh
Trang 17
Khoa Công nghệ thông tin
Giáo trình Mạng máy tính
Trong thực tế, phần lớn các mô hình mạng máy tính được thiết kế theo mô hình mạng
lai (hybrid) là sự kết hợp giữa mô hình mạng khách chủ và mô hình mạng ngang
hàng.
I.6. HỆ ĐIỀU HÀNH MẠNG
Cùng với việc ghép nối các máy tính thành mạng máy tính, cần thiết phải có các hệ
điều hành được cài đặt trên từng máy tính có trong mạng. Trong đó, các hệ điều hành
có phạm vi trên toàn mạng có chức năng quản lý dữ liệu và tính toán, xử lý một cách
thống nhất. Khi phát triển các hệ điều hành mạng, những nhà thiết kế sẽ chọn theo mô
hình xử lý tập trung hoặc mô hình xử lý phân tán.
Những hệ điều hành dùng cho mạng máy tính cá nhân peer-to-peer bao gồm:
Microsoft Windows for Workgroups 3.11
Microsoft Windows 9X, ME
Microsoft Windows NT Workstation
Microsoft Windows 2000 Professional
Microsoft Windows XP Professional
Microsoft Windows Vista (Longhorn – 2005) – 2007
Microsoft Windows 7 (2009)
Windows 8 (2012)
Novell Netware Lite, Novell Netware Personal.
Linux for Workstation
Những hệ điều hành mạng máy tính cá nhân phổ biến nhất cho mạng khách chủ (mô
hình mạng xử lý tập trung - LAN) bao gồm:
Windows NT Server
Windows Server 2000: Standard, Advanced Server và Datacenter Server.
Windows Server 2003: Standard Edition, Enterprise Edition, Datacenter
Edition và Web Edition.
Windows Server 2008: Standard, Enterprise, DataCenter, Web, HPC (High–
Performance Computing) và Itanium-based Systems.
Unix: HP-UX, Sun Solaris, BSD, SCO, và AIX.
Linux: Ubuntu, Red Hat Enterprise Linux, Fedora Core, Mandrake, Caldera,
SuSE, Debian, và Slackware.
Novell Netware: NetWare3.12, IntraNetWare 4.11, NetWare 5.0 và 5.1.
Trường CĐ Công Thương Tp. Hồ Chí Minh
Trang 18
Khoa Công nghệ thông tin
Giáo trình Mạng máy tính
I.7. MÔ HÌNH QUẢN LÝ MẠNG
I.7.1. Mô hình mạng Workgroup
Mô hình mạng Workgroup là một nhóm máy tính mạng cùng chia sẻ tài nguyên
như file dữ liệu, máy in. Nó là một nhóm lôgíc của các máy tính mà tất cả chúng có
cùng tên nhóm. Có thể có nhiều nhóm làm việc (workgroups) khác nhau cùng kết nối
trên một mạng cục bộ (LAN).
Mô hình mạng Workgroup cũng được coi là mạng peer-to-peer bởi vì tất cả các
máy trong workgroup có quyền chia sẻ tài nguyên như nhau mà không cần sự chỉ định
của Server. Mỗi máy tính trong nhóm tự bảo trì, bảo mật cơ sở dữ liệu cục bộ của nó.
Điều này có nghĩa là, tất cả sự quản trị về tài khoản người dùng, bảo mật cho nguồn
tài nguyên chia sẻ không được tập trung hóa. Bạn có thể kết nối tới một nhóm đã tồn
tại hoặc khởi tạo một nhóm mới.
Những ưu điểm của mô hình mạng Workgroup:
Workgroups không yêu cầu máy tính chạy trên hệ điều hành Windows Server
để tập trung hóa thông tin bảo mật.
Workgroups thiết kế và hiện thực đơn giản và không yêu cầu lập kế hoạch có
phạm vi rộng và quản trị như domain yêu cầu.
Workgroups thuận tiện đối với nhóm có số máy tính ít và gần nhau (≤ 10 máy).
Những nhược điểm của mô hình mạng Workgroup:
Mỗi người dùng phải có một tài khoản người dùng trên mỗi máy tính mà họ
muốn đăng nhập.
Bất kỳ sự thay đổi tài khoản người dùng, như là thay đổi password hoặc thêm
tài khoản người dùng mới, phải được làm trên tất cả các máy tính
trong Workgroup. Nếu bạn quên bổ sung tài khoản người dùng mới tới
một máy tính trong nhóm thì người dùng mới sẽ không thể đăng nhập vào
máy tính đó và không thể truy xuất tới tài nguyên của máy tính đó.
Việc chia sẻ thiết bị và file được xử lý bởi các máy tính riêng, và chỉ cho người
dùng có tài khoản trên máy tính đó được được sử dụng.
I.7.2. Mô hình mạng Domain
Mô hình mạng Domain là một nhóm máy tính mạng cùng chia sẻ cơ sở dữ liệu thư
mục tập trung (central directory database). Thư mục dữ liệu chứa tài khoản
người dùng và thông tin bảo mật cho toàn bộ Domain. Thư mục dữ liệu này được biết
như là thư mục hiện hành (Active Directory).
Trong một Domain, thư mục chỉ tồn tại trên các máy tính được cấu hình như máy điều
khiển miền (domain controller). Một domain controller là một Server quản lý tất cả
Trường CĐ Công Thương Tp. Hồ Chí Minh
Trang 19
Khoa Công nghệ thông tin
Giáo trình Mạng máy tính
các khía cạnh bảo mật của Domain. Không giống như mạng Workgroup, bảo mật và
quản trị trong domain được tập trung hóa. Để có Domain controller, những máy chủ
(server) phải chạy dịch vụ làm Domain controller (dịch vụ được tích hợp sẵn trên các
phiên bản Windows Server của Microsoft; hoặc trên Linux, ta cấu hình dịch vụ Samba
để làm nhiệm vụ Domain controller, ...).
Một domain không được xem như một vị trí đơn hoặc cấu hình mạng riêng biệt.
Các máy tính trong cùng domain có thể ở trên một mạng LAN hoặc WAN. Chúng có
thể giao tiếp với nhau qua bất kỳ kết nối vật lý nào, như: Dial-up, Integrated Services
Digital Network (ISDN), Ethernet, Token Ring, Frame Relay, Satellite, Fibre
Channel.
Những ưu điểm của mô hình mạng Domain:
Cho phép quản trị tập trung. Nếu người dùng thay đổi password của họ, thì sự
thay sẽ được cập nhật tự động trên toàn Domain.
Domain cung cấp quy trình đăng nhập đơn giản để người dùng truy xuất các
tài nguyên mạng mà họ được phép truy cập.
Domain cung cấp linh động để người quản trị có thể khởi tạo mạng rất rộng
lớn.
Các miền điển hình trong Windows Server có thể chứa các kiểu máy tính sau:
Máy điều khiển miền (Domain controllers): Mỗi Domain controller lưu trữ và
bảo trì bản sao thư mục. Trong domain, tài khoản người dùng được tạo một lần,
Windows Server ghi nó trong thư mục này. Khi người dùng đăng nhập tới máy
tính trong domain, domain controller kiểm tra thư mục nhờ tên người sử
dụng, mật khẩu và giới hạn đăng nhập. Khi có nhiều domain controllers,
chúng định kỳ tái tạo thông tin thư mục của chúng.
Các máy chủ thành viên (Member servers): Một máy member server là
một máy chủ mà không được cấu hình như là domain controller. Máy chủ
không lưu trữ thông tin thư mục và không thể xác nhận domain người dùng.
Các máy chủ có thể cung cấp các tài nguyên chia sẻ như các thư mục dùng
chung hay các máy in.
Các máy tính trạm (Client computers): Các máy tính trạm chạy một hệ
điều hành dùng cho máy trạm của người dùng và cho phép người dùng
truy cập tới nguồn tài nguyên trong domain.
Không giống như Workgroup, Domain phải tồn tại trước khi người dùng tham
gia vào nó. Việc tham gia vào Domain luôn yêu cầu người quản trị Domain
Trường CĐ Công Thương Tp. Hồ Chí Minh
Trang 20