Tài liệu Tổng quan về mạng máy tính

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