Đồ án Kỹ thuật thiết kế mạng LAN

tới lớp 1,2 và 3 ). Lập tài liệu liên quan đến việc triển khai mạng LAN ( bao gồm mạng logic và mạng vật lý ). 3.1 Thu thập thông tin, các yêu cầu Những thông tin trong quá trình thu thập sẽ giúp chúng ta có cái nhìn trong suốt, rõ ràng, dễ hiểu và xác định bất kỳ trục trặc nào đối với mạng hiện thời. Thông tin này bao gồm: Lịch sử của tổ chức này và tình trạng hiện thời. Sự phát triển, tăng trưởng dự kiến của họ. Chính sách hoạt động và các thủ tục quản lý. Hệ thống văn phòng và các thủ tục. Quan điểm của nhân viên, những người sẽ sử dụng mạng LAN. Hình sau biểu diễn việc thu thập thông tin về mạng LAN sắp được triển khai. Hình 3.1.1 Khi thu thập thông tin cần đưa ra các câu hỏi sau: Ai sẽ là người sử dụng mạng? Kỹ năng sử dụng, điều hành mạng của những người này? Quan điểm của họ về các ứng dụng và máy tính? Chính sách tài liệu của tổ chức được phát triển ra làm sao? Có dữ liệu công khai hay không? Trên mạng cho phép những giao thức nào được hoạt động? Chắc chắn là chỉ hỗ trợ các Host desktop? Ai? Bộ phận nào? Sẽ chịu trách nhiệm cấu hình, đặt tên, đánh địa chỉ, thiết kế giao thức? Tài nguyên phần mềm, phần cứng, nhân sự của tổ chức gồm những gì? Các tài nguyên hiện thời được kết nối và chia sẻ ra sao? Nguồn tài chính? Tài liệu liên quan đến các yêu cầu dưới đây sẽ cho phép dự đoán chi phí và thời gian thực hiện dự án thiết kế LAN. Thật là quan trọng để hiểu được những vấn đề thực hiện của bất kỳ mạng hiện có nào. Tính sẵn sàng và đo lường sự hữu ích của mạng. Các thứ ảnh hưởng đến tính sẵn sàng bao gồm: Lưu lượng. Thời gian trả lời. Truy cập tới các tài nguyên. Mỗi khách hàng có quan niệm khác nhau về tính sẵn sàng này. Chẳng hạn có thể có nhu cầu chuyển giọng nói và video qua mạng. Những dịch vụ này sẽ đòi hỏi băng thông lớn hơn băng thông của mạng hiện có. Để tăng tính sẵn sàng, cần thêm nhiều tài nguyên nhưng lại phải hạn chế vì giá thành mạng có thể tăng cao. Do vậy cần thiết kế mạng sao cho tính sẵn sàng là lớn nhất trong khi chi phí lại là nhỏ nhất. 3.2 Phân tích dữ liệu, yêu cầu Bước tiếp theo của quá trình thiết kế là phân tích các yêu cầu của mạng và của những người dùng nó, từ đó đánh giá các nhu cầu hiện hành và tương lai. Lưu ý rằng những người sử dụng mạng là thường xuyên thay đổi. Rồi khi có nhu cầu sử dụng các ứng dụng liên quan đến truyền tiếng nói, video qua mạng cũng cần thiết phải tăng băng thông của mạng. Các thành phần, yếu tố khác trong giai đoạn phân tích sẽ ấn định các yêu cầu người dùng. Mạng LAN mà không có khả năng cung cấp, khả năng nhắc nhở và đưa ra các thông tin chính xác cho người sử dụng thì vô dụng. 3.3 Lựa chọn kiến trúc mạng Bước tiếp theo là quyết định kiến trúc toàn bộ mạng LAN sao cho thoả mãn các yêu cầu của người dùng. Trong bài luận này em chỉ tập trung khảo sát kiến trúc hình sao và kiến trúc hình sao mở rộng. Hai kiểu kiến trúc này sử dụng công nghệ Ethernet 802.3 CSMA/CD. Riêng kiểu hình sao dựa trên công nghệ CSMA/CD có ưu thế hơn trong công nghiệp. Trong dạng sao, kiến trúc mạng có thể được chia thành ba lớp duy nhất theo mô hình OSI như sau: Lớp mạng. Lớp liên kết dữ liệu. Lớp vật lý. Kiến trúc mạng được chia thành ba lớp duy nhất được biểu diễn theo hình sau: Hình 3.3.1 3.4 Lập tài liệu Bước cuối cùng mà em đưa ra ở đây là lập tài liệu liên quan đến mạng LAN sắp thiết kế ( bao gồm cả tài liệu mạng logic và mạng vật lý ). Cấu hình vật lý của mạng có thể xem như cách kết nối các thành phần của LAN với nhau. Còn cấu hình logic của mạng có thể xem như biểu đồ luồng dữ liệu của mạng. Nó còn tham chiếu tới lược đồ tên, địa chỉ khi triển khai mạng. Các tài liệu quan trọng liên quan tới việc thiết kế mạng LAN bao gồm: Sơ đồ kiến trúc các lớp theo mô hình OSI. Sơ đồ cấu hình logic mạng LAN. Sơ đồ cấu hình vật lý mạng LAN. Sơ đồ logic VLAN. Sơ đồ logic lớp 3. Bản đồ địa chỉ. Nhật ký công nghệ, bảng biểu, nhãn cho các cổng, nhãn cho các sợi. Hình sau cho thấy sơ đồ logic của mạng: Hình 3.4.1 Chúng ta cũng nên tìm hiểu xem có bất kỳ một tài liệu nào khác co liên quan đến dự án hay không. Phần quan trọng nhất của quá trình thiết kế mạng là thiết kế theo các chuẩn công nghiệp của ANSI/EIA/TIA và ISO/IEC. Để rõ hơn về các chuẩn này hãy tham khảo Siemon Company Guide to Industry Standard trong ( http:// www.siemon.com/standards/homepage.html ) 4. Thiết kế lớp 1 Hình 4.1 Hub là một thiết bị thường dùng để tăng số lượng trạm hoạt động trong mạng sao, hub trong thực tế được mô tả rõ trong hình sau: Hình 4.2 Một trong các thành phần quan trọng nhất cần xem xét kỹ lưỡng khi thiết kế mạng là cáp mạng. Hiện nay, đa số cáp mạng LAN đều dựa trên công nghệ Fast Ethernet. Fast Ethernet là phiên bản sau của Ethernet ( tốc độ được nâng cấp từ 10Mbps lên 100Mbps ) và có khả năng sử dụng tính năng song công hoàn toàn ( full – duplex ). Chuẩn Fast Ethernet sử dụng kiến trúc Bus logic định hướng Broadcast Ethernet của 10Base – T và phương thức CSMA/CD cho các địa chỉ MAC. Vấn đề thiết kế mạng lớp 1 bao gồm kiểu cáp mạng và cấu trúc toàn bộ hệ thống cáp mạng. Cáp mạng lớp 1 bao gồm cáp kiểu 10/100Base – TX loại CAT5, 5e, hoặc 6; cáp xoắn đôi không được bọc ( UTP ), cáp xoắn có bọc ( STP ), cáp quang 100Base – FX và chuẩn TIA/EIA – 568 – A . Hình 4.3 Ước lượng độ bền cũng như độ non kém của kiến trúc mạng được thực thi. Mạng chỉ làm việc hiệu quả khi cáp mạng cũng làm việc hiệu quả. Đa số trục trặc mạng là do lớp 1 gây ra. Cần có sự chỉ đạo và kiểm soát đầy đủ đối với cáp mạng khi lập kế hoạch cho bất kì thay đổi nào của mạng để có thể xác định được vùng cần nâng cấp hay đấu nối lại. Cáp quang thường được sử dụng cho mạng backone. Cáp UTP – 5 phải được sử dụng cho các đường cáp ngang. Sự nâng cấp cáp cần phải nắm được quyền ưu tiên thông qua mọi thay đổi cần thiết khác. Trong kiến trúc dạng sao đơn giản chỉ gồm một phòng nhỏ nối dây, MDF bao gồm một hoặc nhiều bảng kết nối ngang. Các cáp ... HCC được sử dụng để kết nối cáp ngang ở Lớp 1 với các cổng của Switch ở lớp 2. Các cổng uplink của một Switch, phụ thuộc vào mô hình, được kết nối tới cổng Ethernet của Router lớp 3 sử dụng cáp đấu nối. Khi các host trên mạng lớn hơn vượt ra ngoài phạm vi giới hạn 100 m đối với cáp UTP – 5e, cần sử dụng hơn một phòng nối dây. Bằng cách tạo ra nhiều phòng nhỏ nối dây đa lưu vực được tạo ra. Những phòng nhỏ thứ cấp được coi như các phương tiện phân phối trung gian (IDFs). Các chuẩn TIA/EIA – 568 – A chỉ rõ rằng các IDF phải được kết nối với MDF bằng cáp dọc hay còn gọi là cáp backbone. A vertical cross – connect (VCC) được sử dụng để liên kết các IDF khác nhau tới MDF trung tâm. Cáp quang thường được sử dụng do cáp thường UTP – 5e bị giới hạn 100m Hình 4.4 Cáp quang thường được sử dụng trong hệ thống cáp dọc, cáp thường UTP – 5e được sử dụng trong hệ thống cáp ngang. Sơ đồ logic chỉ biểu diễn mô hình kiến trúc mạng mà không phải diễn tả tất cả các chi tiết của việc cài đặt đường dẫn cáp. Hình 4.5 Sơ đồ logic là bản đồ đường đi cơ bản của LAN và gồm những yếu tố sau: Xác định rõ vị trí và cách nhận biết các phòng nhỏ nối dây IDF và MDF Các tài liệu liên quan đến kiểu và số lượng cáp đã sử dụng để liên kết các IDF và MDF Các tài liệu liên quan đến lượng cáp dự trữ có thể dùng khi cần dùng để tăng dải băng thông giữa các phòng nhỏ nối dây. Thí dụ nếu cáp dọc giữa IDF và MDF đang sử dụng 80%, 2 cặp bổ sung có thể được sử dụng để tăng gấp đôi khả năng. Cung cấp tất cả các tài liệu chi tiết liên quan đến các đường cáp chạy, số liệu và cổng tương ứng tại HCC hoặc VCC. Sơ đồ logic đặc biệt quan trọng khi các trục trặc về kết nối xảy ra. Nếu phòng 203 mất kết nối với mạng, bằng cách kiểm tra các tấm "cut sheet" chúng ta có thể biết rằng cáp chạy ra từ phòng đó được đánh dấu là 203-1 và được gắn với cổng 13 của HCC. Dùng một bộ thứ cáp có thể xác định rõ lỗi trên lớp 1. Nếu đúng là nó, một trong 2 đường chạy sẽ được sử dụng để dò lỗi trên dây 203 – 1. Cấu hình hay việc bố trí mạng được hình thành bởi kết nối giữa các thiết bị trên cùng LAN hoặc giữa các LAN khác nhau. Hình 4.6 5. Thiết kế lớp 2 Công việc thiết kế Lớp 2: Thêm các thiết bị lớp 2 vào cấu hình để gia tăng năng lực cho nó. Mục đích của các thiết bị này là cung cấp các dịch vụ điều khiển thông lượng, dò lỗi, sửa chữa sai sót, giảm kích thước miền va chạm và giảm bớt tắc nghẽn mạng. Hai loại thiết bị mạng phổ biến của Lớp 2: Bridge và LAN Switch Hình 5.1 Va chạm và kích thước của miền va chạm là 2 nhân tố gây ảnh hưởng tiêu cực tới sự thực hiện một mạng. Để làm giảm kích thước miền va chạm và số va chạm (nâng cao sự thực thi cho các workgroup và backbone) cần tiến hành phân đoạn mạng. Sự phân nhỏ đoạn mạng được thực hiện bởi các bridge và LAN Switch. Hình 5.2 Sử dụng kết hợp các Switch với các Hub nhằm cung cấp mức thực thi thích hợp cho các user và các server khác nhau. Một đặc trưng quan trọng khác của LAN Switch là phân phối dải thông cho mỗi port. Nó sẽ cung cấp nhiều dải thông hơn tới hệ thống cáp dọc, uplink và các server. Loại Switch này được gọi là Switch bất đối xứng. Các Switch bất đối xứng cung cấp các kết nối chuyển mạch giữa các cổng có dải thông khác nhau, chẳng hạn sự kết hợp giữa các port 10Mbps và 100Mbps Hình 5.3 Bằng việc cài đặt một LAN Switch tại MDF và IDF, hệ thống cáp dọc có thể quản lí được giao thông dữ liệu từ MDF tới IDF. Các đường cáp ngang chạy giữa IDF và các trạm làm việc sử dụng loại cáp UTP – 5e. Không có đoạn cáp ngang thả được dài hơn 100m. Trong môi trường bình thường, tốc độ thích hợp cho cáp ngang thả là 10Mbps. Sử dụng các Switch bất đối xứng sẽ cho phép chúng ta có các cổng 10Mbps và 100Mbps trên cùng một đoạn Switch. Nhiệm vụ kế tiếp là xác định số cổng 10Mbps và 100Mbps cho mỗi MDF và IDF. Việc này có thể xác định được bằng cách xem lại yêu cầu của user về số cáp ngang thả cho mỗi phòng và số lượng toàn bộ trong một khu vực bất kì. Cái này bao gồm số cáp dọc chạy. Thí dụ, giả sử rằng các yêu cầu của người dùng yêu cầu bốn đường cáp ngang chạy được cài đặt cho mỗi phòng . IDF phục vụ khu vực 18 phòng. Bởi vậy 4 cáp thả trong mỗi 18 phòng sẽ tương ứng với 72 port của Switch (4x18=72). Hình sau cho thấy quá trình chuyển mạch tại lớp 2. Hình 5.4 Kích thước của miền đụng độ được xác định bởi số host được kết nối vật lí tới một cổng đơn trên Switch. Cái này cũng ảnh hưởng tới bao nhiêu dải thông có thể dùng cho mỗi host. Trong tình trạng lí tưởng, chỉ có một host được nối với một cổng của Switch Miền va chạm đó sẽ chỉ gồm host nguồn và host đích. Kích thước miền va chạm là 2. Do kích thước nhỏ của miền va chạm đó, sẽ hầu như không có va chạm nào khi 2 host được nối với nhau. Cách khác để thực hiện chuyển mạch LAN là cài đặt các Hub chia sẻ các port của Switch và kết nối đa host tới một port của Switch. Tất cả các host được kết nối tới Hub cùng chia sẻ miền va chạm và dải thông. Va chạm sẽ xảy ra thường xuyên hơn. Hub A : Colision domain = 24hosts Banđwidth average = 100 Mbps /24 host = 4.167 Mbps per host Hub B : Colision domain = 24hosts Banđwidth average = 10 Mbps /24 host = 0.4167 Mbps per host Hub C: Colision domain = 8 hosts Banđwidth average = 100 Mbps /8 host = 12.5Mbps per host Hub D : Colision domain = 8 hosts Banđwidth average = 10 Mbps /8 host = 1.25 Mbps per host Hình 5.5 Kích thước miền va chạm tăng lên khi số host kết nối vật lí tới một cổng đơn trên Switch tăng lên. Đối với một số Switch cũ như Catalyst 1700 chằng hạn có thể không hỗ trợ hoàn toàn việc chia sẻ dài thông và miền va chạm. Những Switch cũ không lưu giữ ánh xạ giữa port và các địa chỉ MAC. Kết quả là có nhiều yêu cầu broadcast và ARP. Hình 5.6 Tạo đa điểm kết nối tại một điểm cuối của đường cáp quang bằng Hub Các Hub chia sẻ thường được sử dụng trong môi trường LAN Switch để tạo đa điểm kết nối tại một điểm cuối của đường cáp ngang. Đây là giải pháp tạm chấp nhận được, nhưng cần thận trọng. Các miền va chạm cần giữ cho nhỏ và dài thông yêu cầu cho mỗi host phải được cung cấp dựa theo phần thu nhập chi tiết đã tiến hành trong quá trình thiết kế mạng. 6. Thiết kế lớp 3 Trong lớp 3 có một thiết bị đặc biệt quan trọng đó là Router. Chúng được dùng để tạo ra các đoạn LAN duy nhất. Các thiết bị mạng Lớp 3 cho phép giao tiếp giữa các segment dựa trên địa chỉ Lớp 3, ở đây là địa chỉ IP. Sự thực thi của các thiết bị mạng Lớp 3 cho phép phân đoạn LAN vào các mạng vật lí và logic. Các Router cũng cho phép kết nối tới mạng diện rộng, như Internet chẳng hạn. Hình 6.1 Trên hình là hình ảnh của Router Nexland’s Pro 800. Các router cung cấp khả năng chuyển đổi bởi vì chúng phục vụ như các firewall cho các broadcast. Chúng cũng cung cấp khả năng chuyển đổi bằng cách chia các mạng thành các mạng con hay subnet trên cơ sở các địa chỉ Lớp 3. Bất cứ khi nào cần quyết định sử dụng Switch hay Router hãy ghi nhớ câu nói " Cái gì là vấn đề cần giải quyết ". Nếu vấn đề là liên quan đến giao thức hơn là liên quan đến vấn đề tranh chấp thì Router là giải pháp thích hợp. Router giải quyết vấn đề về dư thừa broarcast, vấn đề về giao thức, vấn đề về bảo mật và địa chỉ lớp mạng. Router đắt hơn và khó cấu hình hơn các Switch. Hình 6.2 Router còn đóng vai trò như một firewall Hình trên cho thấy ví dụ về sự thi hành mà có nhiều mạng vật lí. Tất cả các dữ liệu giao thông từ Mạng 1 sang Mạng 2 phải thông qua Router. Trong sự thực thi này có 2 miền broarcast. Hai mạng này phải có lược đồ địa chỉ Mạng Lớp 3 duy nhất. Trong sơ đồ đi dây Lớp 1, nhiều mạng vật lí là dễ dàng được tạo bởi việc ghép nối các cáp ngang và các cáp dọc vào Switch thích hợp Lớp 2. Điều này có thể thực hiện bởi các cáp đấu nối. Sự thực thi này cũng cung cấp bảo mật mạnh, bởi vì tất cả giao thông vào và ra khỏi LAN đều phải thông qua Router. Mỗi một sơ đồ địa chỉ IP được phát triển cho khách hàng thì nên có tài liệu rõ ràng đi kèm theo. Một quy ước chuẩn nên được thiết lập cho việc đánh địa chỉ các host trên mạng. Các bản đồ địa chỉ cung cấp một cái nhìn tóm tắt về mạng. Tạo các sơ đồ vật lí sẽ hữu ích trong việc giải quyết các trục trặc mạng. Hình sau cho thấy quá trình cài đặt VLAN. Hình 6.3 Mỗi VLAN sẽ được xem như một Broadcast Domain. Hình 6.4 Sự thi hành VLAN kết hợp công nghệ routing Lớp 3 và công nghệ Switching Lớp 2 nhằm giới hạn cả miền va chạm và miền broarcast. VLAN theo chức năng và bằng việc sử dụng các Router để giao tiếp giữa các VLAN. Quá trình truyền thông trong VLAN được mô tả trong hình sau: Hình 6.5 Sự kết hợp các port vật lí được thực hiện để thực hiện việc chỉ định VLAN. Các port P1, P4 và P0 được phân bổ cho VLAN 1. VLAN 2 thì gồm các port P2, P3 và P5. Giao tiếp giữa VLAN 1 và VLAN 2 chỉ có thể xảy ra thông qua Router. Điều này sẽ giới hạn kích thước của các miền broarcast và sử dụng Router để quyết định xem VLAN 1 có thể nói chuyện với VLAN 2 được hay không. 6.1 Đánh địa chỉ Để các thiết bị, các máy tính trong mạng có thể giao tiếp với nhau chúng ta cần thực hiện việc cài đặt, cấu hình TCP/IP cho các NIC. Sau khi chia VLAN ta phải gán địa chỉ cho các trạm làm việc. Hình 6.1.1 Sau khi đã xác định lược đồ đánh địa chỉ cho một mạng, bạn phải chọn phương pháp để gán các điạ chỉ cho host. Có 2 phương pháp chủ yếu để gán các địa chỉ IP: gán địa chỉ tĩnh và gán địa chỉ động. Và hãy lưu ý rằng cho dù bạn dùng bất kì phương pháp nào thì cũng không thể có 2 giao tiếp cùng một địa chỉ IP. 6.1.1 Cấu hình địa chỉ IP tĩnh Để xem địa chỉ IP đối với máy tính sử dụng hệ điều hành Windows, bạn có thể sử dụng câu lệnh ipconfig/all. Câu lệnh này sẽ liệt kê danh sách các NIC có mặt trên máy tính của bạn và các địa chỉ IP tương ứng đã thiết lập. Hình 6.1.1.1 Trên hình biểu diễn các thông số mà lệnh ipconfig/all đưa ra trong hệ điều hành Windows. Máy tính này có 2 NIC, trong đó chỉ có một NIC được gán địa chỉ IP: 203.162.0.1 Hình 6.1.1.2 Màn hình cho phép cấu hình địa chỉ IP tĩnh trong Hệ điều hành Windows XP/Server 2003. Nhược điểm khi thực hiện cấu hình địa chỉ IP tĩnh Bạn phải đến từng thiết bị và cấu hình cho nó. Đây là công việc nhàm chán. Địa chỉ IP mới cấp không nằm trong segment (do nhầm lẫn, không nhớ danh sách IP) Địa chỉ IP mới đã được cấp phát rồi Việc cài đặt một số phần mềm, cài đặt lại hệ điều hành có thể làm mất đi cấu hình TCP/IP ban đầu Nếu thay card mạng mới thì lại phải cấp địa chỉ IP Bất tiện khi sử dụng máy tính xách tay, trạm làm việc thường xuyên di chuyển. 6.1.2 Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) Đối với một chuyên gia mạng, việc thiết lập địa chỉ IP cho các máy là chuyện thường gặp. Nếu như văn phòng của bạn chỉ có khoảng 10 máy kết nối với nhau, bạn hoàn toàn có thể đi đến từng máy và thiết lập địa chỉ IP bằng tay. Tuy nhiên, nếu bây giờ bạn trúng thầu dự án thiết kế mạng thư viện điện tử Bách Khoa với 2000 máy trạm, bạn thực sự có cần phải đi đến từng máy và thiết lập địa chỉ IP không? Không, dĩ nhiên là không rồi. Có ai lại muốn làm một công việc nhàm chán như vậy, thậm chí rắc rối khi phải nhớ từng địa chỉ đã cấp cho từng máy ( để khỏi cấp lầm cho máy khác )?. Hoặc mỗi khi có cậu sinh viên nào táy máy gỡ bỏ địa chỉ IP đã được gán hay khi card mạng bị hỏng chẳng nhẽ bạn phải đến máy đó để làm công việc nhàm chán đó sao. Hoặc mỗi khi có vị khách nào đó viếng thăm trường và cần một địa chỉ IP cho máy notebook của ông ta, bạn có thích bị triệu gọi tức thì để giải quyết cho ông ta không? Không, DHCP sẽ giải quyết tuyệt vời công việc đó. Hình 6.1.2.1 Màn hình ứng dụng DHCP server trong hệ điều hành Windows Server 2003 1. Đơn giản hoá việc quản lí TCP/IP: BOOTTP Trước đây, khi cài đặt TCP/IP cho mạng máy tính của công ty, họ phải giữ một danh sách các máy PC và các địa chỉ IP tương ứng ở một nơi nào đó, một cuốn sổ tay chẳng hạn. (Danh sách đó gần giống như một cuốn sổ danh bạ điện thoại lưu trữ tên chủ nhà và các số điện thoại đã cấp cho đến lúc đó ). Và mỗi khi muốn cài đặt TCP/IP lên một máy mới họ lại phải tham khảo đến nó. Nhưng cũng giống như chúng ta, họ thường vứt sổ tay ở đâu đó. Để tránh phiền phức, họ chuyển qua lưu trữ danh sách các máy và địa chỉ IP đó trên một trong các máy server của họ, trong một thứ file kiểu như HOST chằng hạn. File đó dùng cho 2 mục đích: Trước hết, nó cho biết là những địa chỉ IP nào đã được dùng rồi, và thứ hai, nó cung cấp cho họ một file HOSTS để sao chép đến đĩa cứng tại chỗ (local) của máy mới. Và các bạn thấy đấy, chuyện đó thật là không cần thiết. Việc theo dõi các địa chỉ IP và các máy sử dụng chúng là một công việc máy móc, giống như học vẹt. Công việc đó chỉ thích hợp cho máy tính. Bởi thế, họ đã phát minh ra một giao thức TCP/IP gọi là "giao thức bootstrap" thường được viết tắt là "BOOTP" được mô tả lần đầu trong RFC 951. Với BOOTP, một quản trị viên bất kì có thể ban đầu thu thập một danh sách các địa chỉ MAC của từng card mạng. Kế đó, người quản trị viên ấy phân bổ một địa chỉ IP cho mỗi địa chỉ MAC ấy, rồi giao cho một server trên intranet của công ty lưu trữ bảng gồm những cặp địa chỉ MAC và địa chỉ IP này. Sau đó, khi một máy trạm có sử dụng BOOTP khởi đầu ngày làm việc, nó sẽ lan truyền khắp nơi (broadcast) lời thỉnh cầu một địa chỉ IP. Máy BOOTP server sẽ nhận ra địa chỉ MAC của máy loan tin ấy, sẽ cung cấp địa chỉ IP tương ứng cho nó. Nhưng BOOTP không chỉ dừng lại ở đó. Sau khi một BOOTP server phân phối một địa chỉ IP, nó cũng phân phối luôn một bản hệ điều hành nhỏ để khởi động, tức một "boostrap loader". Ý tưởng của việc thực hiện BOOTP là, bạn có thể có một máy mà chạy hoàn toàn nhờ mạng, không có đĩa cứng, đĩa CD hay đĩa mềm nào cả. Đây là một sự cải tiến vĩ đại so với hệ thống định địa chỉ IP tĩnh. Các quản trị viên thực sự không cần phải đi tới từng máy để cấp cho chúng địa chỉ IP; họ chỉ cần sửa đổi một file trên BOOTP server khi mới có thêm một máy gia nhập mạng, hoặc khi cần thiết phải thay đổi các địa chỉ IP cho một nhóm máy nào đó. 2. DHCP: Sự bổ túc cho BOOTP Khả năng của BOOTP trao các địa chỉ IP từ một vị trí trung ương thật là xuất sắc, nhưng nó không linh động. Và trong thế giới PC, chúng ta thường không quan tâm tới chuyện nhận mã chương trình khởi động từ một server trung ương mà chúng ta có khuynh hướng boot máy từ một chip nhớ chỉ đọc tại chỗ gọi là BIOS, rồi sau đó từ mã chương trình trên đĩa cứng tại chỗ. Ngoài ra BOOTP đòi hỏi người quản trị mạng phải tìm ra trước tất cả các địa chỉ MAC của các card Ethernet trên mạng đó. Đó không phải là những thông tin không kiếm được, nhưng có nghĩa là bạn vẫn phải tới từng máy nơi có chứa những cái card đó để xác định địa chỉ MAC. Hơn nữa, nó không có khả năng dự phòng để trao đổi những địa chỉ IP tạm thời, như địa chỉ IP của một máy laptop mà một vị khách nào đó ghé qua công ty chẳng hạn. Cho nên, có người đã sang chế ra một công cụ được đơn giản hoá phần nào, vốn giống như BOOTP nhưng không tập trung vào việc phân phối mã khởi động: DHCP 3. Khả năng của DHCP DHCP cải tiến so với BOOTP ở chỗ, bạn chỉ việc chỉ định một vùng địa chỉ IP mà nó được phép cấp phát, rồi nó sẽ cấp phát chúng theo nguyên tắc ai đến trước được giải quyết trước, đến sau giải quyết sau. Mặt khác nếu vẫn muốn tận dụng ưu điểm của BOOTP, bạn vẫn có thể làm được ( cho DHCP cấp phát trước các địa chỉ IP cho các địa chỉ MAC cụ thể - gọi là DHCP reservation ). Với DHCP, bạn chỉ phải cấp cố định địa chỉ IP cho vài máy thôi, như cho BOOTP/DHCP server và default gateway của mạng chẳng hạn. 4. Cách làm việc của DHCP DHCP cung cấp các địa chỉ IP dựa trên ý tưởng về các thuê bao của khách hàng (client lease). Khi một máy nào đó trong mạng (một DHCP client) cần một địa chỉ IP, nó sẽ trao cho máy khách đó một địa chỉ IP, nhưng chỉ trong một khoảng thời gian tạm thời thôi _ vì thế có thuật ngữ thuê bao IP (IP lease ). Chi tiết về việc nhận địa chỉ IP từ một DHCP server. Hình 6.1.2.2 Quá trình một DHCP Client nhận một điạ chỉ IP từ một DHCP Server Một DHCP Client nhận địa chỉ IP từ một DHCP server theo 4 bước: 1.Bước DHCPDISCOVER: DHCP ấy lan truyên ra khắp subnet tại chỗ một thong điệp thỉnh cầu DHCPDiscover để hỏi thuê một địa chỉ IP và nhờ máy DHCP Relay Agent gửi chuyển tiếp dưới dạng loan tin (broadcast) thông điệp ấy đến tất cả các DHCP server ở các subnet khác trong tầm truyền của nó. 2.Bước DHCPOFFER: các DHCP server hồi đáp bằng cách chào hàng (offer) các địa chỉ IP và các thời gian thuê bao mà mỗi server đó có thể cung cấp cho DHCP Client ấy. Các DHCP server ỏ subnet khác làm điều đó bằng cách gửi thông điệp DHCPOffer đến DHCP Relay Agent, rồi DHCP Relay Agent gửi chuyển tiếp thông điếp đó đến DHCP Client đó. 3.Bước DHCPREQUEST: DHCP Client ấy chọn lời đề nghị hấp dẫn nhất, rồi loan truyền ngược lại một thong điệp thỉnh cầu DHCPRequest đến DHCP server nào đưa ra lời chào hang đó, nhằm xác nhận là muốn dung địa chỉ IP đó, nếu cần đến DHCP server nào ở subnet khác, thì thông điệp cũng được gửi chuyển tiếp qua DHCP Relay Agent. 4.DHCPACK: DHCP server đã chào hàng địa chỉ đó sẽ hoàn tất thủ tục bằng cách hồi đáp bằng một thông điệp DHCPACK, một sự báo rằng đã nhận lời thỉnh cầu kia; máy DHCP Relay Agent cũng gửi chuyển tiếp thong điệp này đến DHCP Client ban đầu. 6.1.3 Một số địa chỉ đặc biệt 1. Nonroutable Address (địa chỉ bất khả tiếp vận trong RFC 1918) 10.0.0.0 _ 10.255.255.255 172.16.0.0 _ 172.31.255.255 192.168.0.0 _ 192.168.255.255 Trước kia, việc được nắm giữ một mớ địa chỉ IP cũng dễ dàng thôi. Nhưng ngày nay, chúng ngày càng trở nên khan hiếm. 4 tỉ địa chỉ nghe có vẻ nhiều, nhưng với cách chia lớp A/B/C có khuynh hướng làm phung phí các địa chỉ đối với những công ty lớn và những ai chỉ lên mạng vào một giờ nhất định mà thôi. Bạn có thể khó mà tin được rằng một số trường Đại học, hãng Apple (có mạng 17x.y.z) hãng Boeing (có mạng 55x.y.z) và hội nghị Network+Interop (có mạng 45x.y.z) mỗi năm chỉ họp có 2 tuần lễ lại thực sự cần đến 16,7 triệu địa chỉ. Do vậy người ta đã đưa ra ý tưởng các phạm vi địa chỉ nonroutable nhằm dành riêng ra một số địa chỉ hầu người ta có thể xây dựng những intranet “thử nghiệm” mà không phải tìm đến IANA để xin một phạm vi địa chỉ. Hơn nữa , ngay cả nếu những mạng dựa trên các địa chỉ nói trên có được nối vào Internet đi nữa, thì chúng cũng không thể gây ra bất kì mối nguy hại nào, bởi vì các Router trên Internet đã được lập trình để … lờ chúng đi! Điều này có nghĩa là có đến hàng triệu, mạng trong phạm vi 192.168.0.0_192.168.0.255 (một ví dụ thường thấy tại các quán Café Internet) có thể hiện hữu cùng một lúc, bởi vì chúng không thể lien lạc được với Internet công cộng, và vì thế, không thể gây ra bất kì vấn đề gì. Và điều đó mang lại một thứ tác dụng phụ đối với những công ty chọn cách sử dụng các địa chỉ nonroutable này: tính bảo mậtss. Rõ rang là , nếu các máy tính của trường ĐH Bách Khoa Hà Nội chúng ta có địa chỉ là 172.16.0.0_172.16.255.255, thì nó được bảo vệ khỏi những tấn công từ phía các hacker bên ngoài, bởi vì chúng không thể liên lạc được với các máy này. Vì tác dụng phụ này, nên các công ty đểu sử dụng ít nhất hai bộ địa chỉ IP: các địa chỉ được dùng trong Internet nội bộ của công ty (hay “intranet”), và một phạm vi địa chỉ Internet “chính thức “,được cung cấp từ ISP hoặc trực tiếp từ một cơ quan thuộc IANA. 2. Default Route Address (địa chỉ đường tiếp vận mặc định ) Đó là địa chỉ 0.0.0.0 một cách khác để nói “toàn bộ Internet” Nhưng vì 0.x.y.z thuộc phạm vi địa chỉ của lớp A, nên tất cả các địa chỉ 0.x.y.z phải được để riêng ra. Một sự lãng phí 16,7 triệu địa chỉ. 3. Loop Back Address (địa chỉ quay vòng) Địa chỉ 127.0.0.1 (rất thân quen đối với các bạn đã sử dụng IIS) được dành riêng để làm một chỗ quay vòng (loopback). Nếu bạn gửi một thông điệp đến địa chỉ 127.0.0.1 thì thông điệp đó sẽ được trả lại bạn trừ khi có gì đó trục trặc trên bản thân phần mềm IP; các thông điệp gửi tới địa chỉ 127.0.0.1 sẽ không đi ra ngoài mạng được, mà thay vì vậy, ở lại bên trong phần mềm IP của máy đã gửi. Và vì thế không có mạng nào có địa chỉ 127.x.y.z. Một sự lãng phí 16,7 triệu địa chỉ. Hình 6.1.3.1 Dùng lệnh “ping localhost” bạn sẽ trông thấy địa chỉ loopback {127.0.0.1} 4. Network Address (điạ chỉ đại diện cho mạng ) Nhiều khi bạn cần nói tới toàn bộ một mạng con bằng một con số duy nhất thôi, Thay vì nói “Mạng khoa Điện Tử Viễn Thông trong trường ĐH Bách Khoa của chúng tôi là 172.16.10.z trong đó z biến thiên từ 0-255”chúng ta sẽ dùng một điạ chi duy nhất mà vẫn đúng theo ngôn ngữ IP. Người ta quy ước: địa chỉ mà kết thúc bằng tất cả các số nhị phân 0 được dành riêng làm địa chỉ đại diện mạng. Như vậy trong ví dụ trên chúng ta có thể nói “Mạng của chúng tôi có địa chỉ 172.16.10.0”. 5. Broadcast Address (địa chỉ quảng b) Địa chỉ loan tin: địa chỉ mà ta dung để loan tin (broadcast) đến mọi máy trong một mạng con. Địa chỉ đó là: tất cả các bits nhị phân đều bằng 1. Hình 6.1.3.2 Địa chỉ broadcast của mạng. Ví dụ, nếu mạng khoa Điện Tử Viễn Thông là 172.16.10.0 thì địa chỉ loan tin là 172.16.10.255. Nếu mạng trường ĐH Bách Khoa Hà Nội là 172.16.0.0 thì địa chỉ loan tin là 172.16.255.255. 6. Default Router Address hay Default Gateway Address (địa chỉ router mặc định ) Các mạng con đều có ít nhất một Router; xét cho cùng, nếu nó không có một router, thì mạng con đó không thể nói chuyện được với bất kì mạng nào khác, và nó không thể là một intranet được. Hình 6.1.3.3 Địa chỉ Default Gateway là địa chỉ router của mạng đó, trong thí dụ này là 202.58.32.1 Theo lệ thường, địa chỉ đầu tiên sau địa chỉ đại diện cho mạng sẽ là địa chỉ default gateway ( hay default router). Ví dụ, trên một mạng lớp C đơn giản, địa chỉ default gateway có lẽ phải là w.x.y.1. Nhưng xin lưu ý đó không phải là quy tắc cứng nhắc, bởi vì bạn có thể thấy địa chỉ default gateway trong mạng Đại học Bách Khoa Hà Nội: 172.16.1.97. Trên đây là một số vấn đề mà em cho rằng nó hết sức quan trọng cho việc lắp đặt và thiết kế một mạng LAN. Tất nhiên còn mạng máy tính là một vấn đề rất rộng lớn nên những ý kiến trên chỉ bao hàm một cách tổng quát mà thôi, nhưng đó là những vấn đề tối thiểu mà một người thiết kế cần nắm bắt tốt cho việc thiết kế mạng LAN. Một tổ chức nào đó khi đã có được một mạng LAN mong muốn thì họ không chỉ thực sự trao đổi thông tin nội bộ cho nhau, họ muốn trao đổi thông tin tới một tổ chức khác, một cơ quan khác hoặc thậm chí là xuyên quốc gia. Vậy làm sao để làm được điều này, họ phải tạo thêm tính năng cho mạng LAN của họ, Chính vì lẽ đó trong bài luận này em có đề cập thêm môt công nghệ nữa đó là công nghệ WAN. Ở đây em không đi sâu vào công nghệ mà chỉ nhằm vào những gì đang xẩy ra với mạng máy tính ngày nay (ví dụ như: Không gian địa chỉ IP, những giải pháp cho việc truyền thông trong WAN, cũng như các giao thức sử dụng trong WAN). PHẦN II CÔNG NGHỆ WAN Việc phát triển bùng nổ mạng LAN khiến cho truyền thông được cải thiện hoàn toàn. Nhu cầu nảy sinh là làm sao để liên kết các LAN này lại, truyền thông với nhau. Đó chính là việc của WAN. Trong chương này chúng ta sẽ nghiên cứu các khái niệm, công nghệ, phần cứng, phần mềm để thực thi LAN. I. TỔNG QUAN 1. Công nghệ WAN WAN là mạng truyền thông dữ liệu hoạt động trên phạm vi rộng lớn cỡ lục địa. Sự khác biệt chính của LAN và WAN là các công ty hay tổ chức phải đăng ký với nhà cung cấp dịch vụ WAN bên ngoài để có thể sử dụng các dịch vụ truyền tải WAN. 1 mạng WAN sử dụng các liên kết dữ liệu cung cấp bởi các dịch vụ truyền WAN để kết nối ra Internet, kết nối các địa điểm của 1 tổ chức với nhau, kết nối tới các tổ chức khác, tới các dịch vụ bên ngoài hay tới người dùng từ xa. WAN thường dùng để truyền video, dữ liệu và voice. Điện thoại và dịch vụ dữ liệu là các dịch vụ WAN thông dụng nhất. Các thiết bị phía người dùng được gọi là thiết bị tài sản khác hàng CPE. Người dùng có thể tự mua CPE hay thuê của nhà cung cấp dịch vụ. Người ta dùng 1 cáp đồng hoặc cáp quang để kết nối từ CPE tới trạm trung chuyển hoặc trụ sở gần nhất của nhà cung cấp dịch vụ. Việc nối cáp như vậy gọi là vòng lặp nội bộ local loop. 1 cuộc gọi quay số được kết nối nội bộ tới các local loop khác hoặc không nội bộ qua các trunk tới trụ sở chính. Sau đó nó sẽ tới trung tâm trung chuyển cấp vùng và tới cấp miền hoặc quốc tế như 1 cuộc gọi điện thoại. Để local loop có thể chuyển dữ liệu, 1 thiết bị là modem được dùng để chuẩn bị dữ liệu cho truyền thông. Các thiết bị đưa dữ liệu lên local loop được gọi là thiết bị truyền thông dữ liệu DCE. Thiết bị của khác hàng chuyển dữ liệu tới DCE là thiết bị đầu cuối dữ liệu DTE. DCE chủ yếu cung cấp các giao diện cho DTE liên kết truyền thông vào WAN. Giao diện DTE/DCE sử dụng các giao thức lớp vật lý khác nhau như HSSI va V.35. Các giao thức này tạo ra mã lệnh và các tham số điện mà các thiết bị sử dụng để giao tiếp với nhau. Các đường WAN có tốc độ rất khác nhau, từ bps, Kbps, Mbps cho tới Gbps. Các đường thường là truyền thông 2 chiều đồng thời (full duplex). 2. Các thiết bị WAN WAN chẳng qua là nhóm các LAN kết nối với nhau nhờ các đường truyền từ các nhà cung cấp dịch vụ. Vì đường truyền không thể mắc trực tiếp vào LAN, vì vậy cần phải xác định các trang thiết bị giao tiếp khác nhau. h cale, Mbo Các máy tính trên LAN có sữ liệu thì sẽ gửi tới rounter chứa giao diện LAN và WAN. Các router sẽ sử dụng địa chỉ lớp 3 để phân phát dữ liệu tới giao diện WAN tương ứng. Các rounter là các thiết bị mạng thông minh và tích cực nên nó có thể tham gia vào việc quản lý mạng. Rounter quản lý mạng bằng cách cung cấp các quản lý động trên các tài nguyên và hỗ trợ các nhiệm vụ và mục tiêu của mạng. Mục tiêu của mạng là khả năng kết nối, tính ổn định, hiệu năng, khả năng quản lý, tính linh hoạt. Đường truyền thông cần các tín hiệu ở đúng định dạng thích hợp để truyền. Với đường số, đơn vị dịch vụ kênh (CSU) và đơn vị dịch vụ dữ liệu (DSU) là quan trọng. Cả 2 đơn vị trên thường được tích hợp chung vào 1 phần của thiết bị, gọi là CSU/DSU. Khối CSU/DSU cũng có thể được tích hợp vào cạc giao tiếp của rounter. 3. Các chuẩn WAN WAN sử dụng mô hình OSI và chủ yếu tập trung vào 2 lớp dưới là lớp vật lý và datalink. Các chuẩn WAN mô tả các phương pháp truyền thông lớp vật lý và các yêu cầu lớp datalink bao gồm cách đánh địa chỉ vật lý, điều khiển luồng và đóng gói. Các giao thức tầng vật lý mô tả các chuẩn kết nối về điện, cơ, hoạt động, chức năng để kết nối tới nhà cung cấp dịch vụ. Tầng liên kết dữ liệu đảm nhận việc đóng gói dữ liện, truyền thông đi xa, và các cơ chế truyền thông khung kết quả. Có nhiều công nghệ khác nhau được sử dụng như ISDN, Frame Relay, ATM.Các công nghệ này đều sử dụng cơ chế đóng khung cơ bản, điều khiển liên kết dữ liệu mức cao, chuẩn OSI hay 1 phần của nó. 4. Đóng gói dữ liệu trên WAN Các WAN kết nối theo kiểu point-to-point. Dữ liệu từ tầng mạng đưa xuống tầng datalink để truyền thông ở tầng vật lý sẽ được đóng gói thêm header và trailer để kiểm soát và truyền trên các đường truyền WAN. Để đảm bảo sử dụng đúng giao thức thì kiểu đóng gói tầng datalink sử dụng cho giao tiếp nối tiếp rounter phải được cấu hình đúng. Sự lựa chọn giao thức đóng gói tuỳ thuộc vào công nghệ WAN và trang thiết bị sẵn có. Hầu hết các kiểu đóng khung đều dựa trên chuẩn HDLC. HDLC là chuẩn truyền khung tin cậy trên các đường truyền không an toàn, cung cấp các cơ chế điều khiển luồng và sửa lỗi khi truyền. Định dạng của frame HDLC như sau: Flag Address Control Data FCS Flag Trường Flag chứa thông tin bắt đầu và kết thúc của Frame, thường là 8 bit mẫư sau: 0111 1110. Vì trong dữ liệu cũng có thể chứa byte này nên trong phần dữ liệu, cứ mỗi 5 bit 1 liên tiếp 11111 sẽ được chèn thêm 1 số 0 vào cuối. Trường Address không được dùng vì kết nối WAN là theo kiểu point-to-point. Trường Control chứa các thông tin điều khiển là kiển của khung. Khung được định nghĩa có 3 kiểu; Unnumbered: chứa các thông tin khởi tạo đường truyền. Information frame: chứa dữ liệu. Supervisor frame: khung điều khiển luồng dữ liệu, yêu cầu truyền lại khi có lỗi truyền. Trường FCS là trường kiểm soát lỗi mức khung, thường sử dụng mã CRC. 5. Chuyển mạch gói và chuyển mạch Mạng chuyển mạch hoạt động như thế nào? Ta có thể thấy với các mạng điện thoại xưa, ở tổng đài mỗi máy có 1 đầu nối. Nếu người gọi muốn gọi 1 số máy khác thì họ quay số, tín hiệu được đưa đến tổng đài. Nếu tổng đài phục vụ thì họ sẽ chuyển mạch nối số gọi đến với số gọi đi. Khi đó sẽ tạo thành 1 mạch vật lý thông suốt cho cuộc hội thoại. Đó chính là mạng chuyển mạch. Khi điện thoại ở nhà được thay bằng modem thì các máy tính có thể vận chuyển dữ liệu. Khi đường dây giữa các tổng đài được chia sẻ cho nhiều máy thì làm thế nào? Giải pháp là dồn kênh phân chia thời gian TDM cho các cuộc gọi, tức là mỗi cuộc gọi sẽ chiếm đường dây trong một thời gian rồi lại đến cuộc khác, cứ quay vòng như vậy. Do đó, 1 kết nối với dung lượng cố định có thể chia sẻ cho nhiều người. Tuy nhiên với người sử dụng máy tính thì không đơn giản như vậy. Lấy trường hợp duyệt Web chẳng hạn. Dữ liệu sẽ được trao đổi phần lớn vào lúc tải trang Web về. Sau đó, đường truyền lại rảnh rỗi cho trong khi người đó ngồi đọc Web.Việc dữ liệu đột nổ trong 1 khoảng thời gian rồi lại không trao đổi gì mà vẫn chiếm đường truyền khiến cho chuyển mạch rất đắt đỏ. Chuyển mạch gói được dùng như giải pháp thay thế. Thay vì 1 đường truyền thiết lập sẵn, mỗi bit gửi lên đều được truyền đi ngay, người ta sẽ thực hiện phân chia thời gian cho nhiều máy trên cùng 1 đường truyền, máy người dùng sẽ không truyền theo kiểu từng bit mà sẽ đóng gói dữ liệu thành các packet, frame có kèm theo phần định danh. Việc đó sẽ làm cho nhiều máy có thể dùng cùng 1 đường truyền. Đường truyền không được dành riêng nên mỗi gói tin gửi lên phải có định danh xem là gửi từ máy nào và gửi tới máy nào. Việc phân chia như vậy sẽ khiến 1 cuộc trao đổi dữ liệu đột nổ có thể được thực hiện và khi không cần trao đổi gì thì đường truyền được dành cho máy khác. Cũng nhờ đó mà giá cả cho đường truyền chuyển mạch gọi rẻ hơn so với loại chuyển mạch. Khi xét cách gói tin được chuyển đi trên mạng ta có 2 khái niệm: mạng hướng kết nối và không hướng kết nối. Mạng không hướng kết nối thì mỗi gói tin sẽ mang thông tin đầy đủ về đường đi của nó, địa chỉ đích, địa chỉ nguồn. Mạng hướng kết nối thì 1 đường dẫn logic được tạo ra giữa 2 máy, các gói tin không cần phải mang thông tin về đường đi, địa chỉ đích phải tới mà chỉ cần thông tin định danh gói tin là đủ. Mạch logic này được tạo ra và huỷ đi khi có hoặc chấm dứt kết nối. Mạch như vậy người ta gọi là mạch ảo. II. CÔNG NGHỆ WAN 1. Đường quay số dialup Dùng qua tín hiệu đường điện thoại. Modem có nhiệm vụ điều chế tín hiệu nhị phân sang tín hiệu tiếng nói để truyền đi ở phía phát và giải điều chế tín hiệu tiếng nói thành tín hiệu nhị phân ở đầu ngược lại. Đặc điểm của việc dùng dialup là đơn giản, tiện dụng, giá thành rẻ nhưng tốc độ thấp, thời gian trễ lớn. 2. ISDN (Intergrated Serices Digital Network) Các mạch kết nối PSTN đã thay đổi từ việc vận chuyển tín hiệu dồn kênh phân chia tần số sang tín hiệu số dồn kênh phân chia thời gian. Vậy nếu đường nối từ nhà tới PSTN (local loop) cũng có thể vận chuyển tín hiệu số thì tốc độ và dung lượng cao hơn hẳn. Mạng ISDN dùng local loop là đường kết nối số phân chia thời gian. Kết nối này sử dụng các kênh B 64 kbps để vận chuyển tiếng nói và dữ liệu và 1 kênh tín hiệu D cho việc khởi tạo và các mục đích khác. ISDN được chia thành 2 loại: ISDN phối ghép tốc độ cơ bản (BRI ISDN): dùng cho gia đình hoặc các tổ chức nhỏ. Mạng này cung cấp 2 kênh B 64 kbps và 1 kênh D 16 kbps. ISDN phối ghép tốc độ chuẩn ( PRI ISDN): Ở Mỹ thì dùng 23 kênh B 64 kbps + 1 kênh D 64 kbps. Ở châu Âu, Aus và các nước khác thì dùng 30 kênh B 64 kbps + 1 kênh D 64 kbps. Như vậy cộng thêm cả phần tiêu đề cho việc đồng bộ hoá thì tốc độ bit tổng cộng cho BRI ISDN là 1.544 Mbps và 2.048 Mbps cho PRI ISDN. Địa chỉ ứng dụng: Với WAN Với đường lease line Bạn đã nắm vững về mô hình tham chiếu OSI, mạng LAN và địa chỉ IP, đó là cơ sở quan trọng để bạn tiếp tục tìm hiểu về mạng WAN và Router. Phần này chúng ta sẽ trình bày chi tiết về mạng WAN : các loại thiết bị mạng WAN, các kĩ thuật và các tiêu chuẩn cộng thêm là chức năng của những router trong mạng WAN. 3. Các mạng WAN 3.1 Các mạng WAN và thiết bị của chúng Mạng WAN (Wide Area Network) điều khiển lớp vật lí và lớp liên kết dữ liệu trong mô hình tham chiếu OSI. Nó liên kết các LAN cách xa bởi những vùng địa lí rộng lớn. Các WAN tạo điều kiện cho hoạt động trao đổi các packet/frame dữ liệu giữa các router/bridge với các LAN mà chúng hỗ trợ. Ví dụ về mạng số liệu: Những đặc tính quan trọng của WAN: Hoạt động qua phạm vi vật lí của các LAN cục bộ. Chúng sử dụng các dịch vụ truyền dẫn của các công ty như Regional Bell Operating Companies (RBOCs), SPRINT và MCI. Sử dụng nhiều loại kết nối nối tiếp khác nhau để truy cập băng thông qua các vùng địa lí rộng lớn. Theo định nghĩa WAN nối kết các thiết bị cách xa nhau về mặt địa lí. Những thiết bị đó gồm: Các router- cung cấp nhiều dịch vụ, gồm cả hoạt động liên mạng và các port giao tiếp WAN. Các switch- nối tới băng thông WAN cho truyền tiếng nói dữ liệu và hình ảnh. Các modem- giao tiếp với các dịch vụ mức thoại; Các CSU/DSU (Channel Service Units/ Digital Service Units) giao tiếp với các dịch vụ E1/E1; Các bộ TA/NT 1(Terminal Adapter/ Network Termination 1) giao tiếp với các dịch vụ ISDN. Các server truyền thông- tập trung hoạt động truyền thông quay số vào và ra. 3.1.1 Những tiêu chuẩn WAN Các giao thức tầng vật lí WAN mô tả cách thức để cung cấp các cầu nối chức năng, điện, cơ cho các dịch vụ WAN. Nhứng dịch vụ này hầu hết có được từ các nhà cung cấp dịch vụ WAN như RBOCs, các công ty viễn thông, công ty điện thoại và các địa lí telegraph. Tổng quan về kĩ thuật WAN Các giao thức liên kết dữ liệu WAN mô tả cách thức mà những frame được truyền đi giữa các hệ thống trên một đường liên kết dữ liệu đơn. Chúng bao gồm các giao thức được thiết kế để hoạt động trên các đường điểm nối điểm cố định, các đường đa điểm và những dịch vụ chuyển mạch đa truy cập như Frame Relay. Các tiêu chuẩn WAN được định nghĩa và quản lí bởi một số tổ chức, bao gồm các đại diện sau: International Telecommunication Union – Telecommunication Standazation Sector (ITU-T) trước kia là Consultative Committee for International Telegraph and Telephone(CCITT) International Organization for Standazation(ISO) Internet Engineering Task Force (IETF) Electronic Industries Association(EIA) Các tiêu chuẩn WAN thường mô tả những yêu cầu của tầng vật lí và tầng liên kết dữ liệu. Lớp vật lí WAN mô tả giao tiếp giữa thiết bị đầu cuối (DTE) với trang bị kết cuối mạch dữ liệu (DCE). Thông thường DCE là nhà cung cấp dịch vụ và DTE là thiết bị được nối kết. Trong mô hình này, các dịch vụ cung cấp đến DTE được tạo qua môđem hay CSU/DSU Nhiều chuẩn lớp vật lí chỉ rõ giao tiếp này: EIA/TIA-232 EIA/TIA-449 V.24 V.35 X.21 G.703 EIA-530 Việc đóng gói liên kết dữ liệu phổ biến được kết hợp với các đường nối tiếp đồng bộ được liệt kê như ở hình vẽ trên trong đó: HDLC(High Level DataLink Control)-Một chuẩn IEEE; có thể không tương thích giữa các nhà cung cấp khác nhau do cách thức mỗi nhà cung cấp chọn để thực hiện. HDLC hỗ trợ cả hai cấu hình điểm đến điểm và đa điểm với sự tiêu tốn băng thông nhở nhất. Frame Relay- Sử dụng những phương tiện số chất lượng cao; sử dụng tạo frame đơn giản không có các cơ chế sửa lỗi; điều này giúp cho nó có thể gửi thông tin lớp hai nhanh hơn các giao thức WAN khác. PPP(Point-to-Point Protocol)- được mô tả bởi RFC 1661, hai chuẩn được IETF phát triển chứa một trường giao thức để nhận diện giao thức lớp mạng. SDLC(Simple Datalink Control Protocol)- giao thức liên kết dữ liệu WAN được IBM thiết kế cho môi trường SMA(System Network Architecture) đang được thay thế phần lớn bởi HDLC hoàn thiện hơn. SLIP (Serial Line Interface Protocol)- giao thức liên kết dữ liệu WAN rất phổ biến cho việc truyền các gói IP, hiện đang được thay thế bằng PPP hoàn thiện hơn trong nhiều ứng dụng. LAPB(Link Access Procedure Balanced) Giao thức liên kết dữ liệu được X.25 dùng có khả năng kiểm tra lỗi mở rộng. LAPD(Link Access Procedure D-channel) giao thức liên kết dữ liêu WAN được dùng để báo hiệu và thiết lập cuộc gọi trên kênh ISDN D. Hoạt động truyền dữ liệu diễn ra trên kênh ISDN B. LAPF(Link Access Procedure Frame) Trong Frame Mode Bearer Services là một giao thức liên kết dữ liệu WAN tương tự LAPD được dùng trong các kỹ thuật Frame Relay. 3.1.2 Các kĩ thuật WAN Dưới đây sẽ mô tả các kĩ thuật WAN phổ biến nhất. Chúng được nhóm thành các dịch vụ Analog, dedicated-digital, cell-switched và circuit-switched. Circuit Switched Services PORS(Plaint Old Telephone Service) Không phải là một dịch vụ số liệu máy tính nhưng được gộp vào do hai nguyên nhân: một là có nhiều kĩ thuật là bộ phần phát triển cơ sở hạ tầng dữ liệu; hai là mô hình có độ tin cậy tuyệt vời, dễ sử dụng là mạng truyền thông trên diênj tích rộng, môi trường truyền thông thường là cáp đồng xoắn đôi. Narrrowband ISDN—Là một kĩ thuật quan trọng có tính lịch sử, phổ biến, có nhiều chức năng, là dịch vụ hoàn toàn bằng kĩ thuật số đầu tiêngiá cả chấp nhận được, băng thông cực đại là 128 kbps đối với BRI (Basic Rate Interfacce) và 3 Mbps đối với PRI (Primary Rate Interface); Tuy cách dùng khác nhau khá nhiều giữa các nước tuy vậy vẫn được dùng khá phổ biến, môi trường truyền tiêu biểu là cáp đồng xoắn đôi. Dịch vụ chuyển mạch gói (Packet Switched Services) X25—Kĩ thuật cũ nhưng vẫn còn được sử dụng rộng rãi có khả năng kiểm tra lỗi mở rộng khi những liên kết WAN có khuynh hướng bị lỗi nhiều, điều này làm cho dịch vụ tin cậy hơn nhưng bị giới hạn về băng thông; băng thông có thể tới 2Mbps; dịch vụ này dễ triển khai, chi phí vừa phải, môi trường truyền tiêu biểu là dây đồng xoắn đôi. Frame Relay--Một phiên bản chuyển mạch gói của N-ISDN; đã trở thành một kĩ thuật WAN rất phổ biến theo bản quyền riêng của nó; hiệu quả hơn X25 nhưng có dịch vụ giống nhau; băng thông cực đại 44,736 Mbps; băng thông 56kbps và 384kbps được dùng nhiều ở Mĩ; được sử dụng rộng rãi, chi phí từ thấp đến vừa phải. Môi trường truyền dẫn là dây đồng xoắn đôi và cáp quang. Cell Switched Service ATM (Asynchronous Transfer Mode)—Liên quan mật thiết với B-ISDN; đang trở thành một kĩ thuật WAN (kể cả LAN ) quan trọng; sử dụng những frame nhỏ có kích thước cố định (53 byte) để vận chuyển dữ liệu. Băng thông cực đại 622Mbps mặc dù các tốc độ cao hơn hiện đang phát triển. Môi trường truyền là dây đồng xoắn đôi hoặc cáp quang được dùng rộng rãi và có chiều hướng tăng tuy chi phí cao. SMDS(Switched Multimegabit Data Service)—liên hệ gần với ATM, được dùng phổ biến trong các MAN, băng thông cực đại 44,763 Mbps, môi trường truyền là dây đồng xoắn đôi và cáp quang, dịch vụ này được dùng không rộng và phí tổn tương đối cao. Dedicated Digital Services T1,T3,E1,E3--Dịch vụ T ở Mĩ và dịch vụ E ở châu Âu là những kĩ thuật WAN rất quan trọng; chúng sử dụng kĩ thuật ghép kênh phân thời (Time Division Multiplexing) phân thành các khoảng thời gian nhỏ gọi là các khe thời gian(time slot) và ấn định khe thời gian cho hoạt động truyền dữ liệu. T1—1,544Mbps T3—44.736Mbps E1—2.048Mbps E3—34,368Mbps Và các băng thông hợp lệ khác Đường truyền thông thường là dây đồng xoắn đôi và cáp quang. Được dùng khá phổ biến do phí tổn vừa phải. xDSL Họ công nghệ DSL (Digital Subcriber Line) là kĩ thuật WAN mới đang phát triển có mục đích cho sử dụng tại phía thuê bao. Băng thông giảm khi gia tăng khoảng cách đến các trang thiết bị của các công ty điện thoại(tại vị trí gần công ty cung cấp tốc độ có thể lên tới 51,84Mbps), tuy vậy càng nhiều thuê bao dùng chung thì băng thông càng thấp (khoảng từ vài trăm kbps tới vài Mbps). Công nghệ này chưa được sử dụng rộng rãi nhưng đang tăng nhanh, phí tổn không quá cao và đang giảm dần. Dòng công nghệ xDSL gồm có: HDSL-(hight bit rate DSL)-DSL tốc độ bit cao SDSL-(single line DSL)-DSL đường dây đơn ADSL-(asymmetric DSL)-DSL không đối xứng VDSL-(very hight bit rate DSL)-DSL tốc độ bít rất cao RADSL-(rate adaptive DSL)-DSL tương thích với tốc độ SONET(Synchronous Optical Network) Họ công nghệ lớp vật lí với tốc độ rất cao, thiết kế cho sợi cáp quang, nhưng cũng có thể hoạt động trên cáp đồng, có khoảng tốc độ khả dụng với các thiết kế đặc biệt; thực hiện ở các mức OC (Optical Carrier) khác nhau từ 51,84 Mbps (OC1) đến 9952 Mbps (OC192); có thể đạt được tốc độ truyền dữ liệu khá cao bằng cách sử dụng kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng (WDM- Wave Length Division Multiplexing) nhờ tia laze được điều hưởng đến các bước sóng hơi khác nhau để truyền lượng lớn dữ liệu theo quang học; cách dùng này phổ biến trong các đường trục Internet; chi phí khá cao (và do vậy không phải là công nghệ nối tới nhà bạn). Các dịch vụ WAN khác Môđem quay số có nhiều tác dụng nhưng lại bị giới hạn về tốc độ. Chúng làm việc trên mạng điện thoại có sẵn với băng thông cực đại xấp xỉ 56kbps phí tổn thấp dùng đường truyền cáp điện thoại Môđem cáp- truyền tín hiệu dữ liệu trên cùng cáp của tín hiệu truyền hình đang trở nên phổ biến và gia tăng nhanh ở những khu vực có cơ sở hạ tầng cáp truyền hình đồng trục (90% gia đình ở Mĩ). Băng thông cực đại có thể đạt tới 10 Mbps tuy nhiên bị chia sẻ khi có nhiều người dùng kết nối đến segment mạng cho trước (hoạt động cho các LAN không chuyển mạch), có chi phí tương đối thấp, quy mô của dịch vụ còn nhỏ nhưng đang gia tăng và môi trường truyền là cáp đồng trục. Wireless:Không cần đường truyền dây dẫn vì môi trường truyền là sóng điện từ. Có nhiều loại kết nối WAN không dây hai trong số đó là: Trên mặt đất: băng thông phổ biến trong phạm vi 11 Mbps (ví dụ sóng viba) có phí tổn tương đối thấp, loại line-of-sight thường được yêu cầu, quy mô sử dụng tương đối lớn Vệ tinh: Có thể phục vụ cho thuê bao di động( mạng điện thoại di động) và thuê bao ở xa (không thể mắc cáp) được dùng rất phổ biến dù chi phí cao CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT A ACK Acknowledgement ADSL Asymetric Digital Subscriber Line ARP Address Resolution Protocol B BDC Backup Domain Controller BOOTP Bootstrap Protocol BRI Basic Rate Interface C CCITT Consultative Committee for International Telegraph Telephone CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/ Collission Detection CSU/DSU Channel Service Unit/ Digital Service Unit D DCE Data Channel Equipment DHCP Dynamic Host Control Protocol DIX Digital telephone company IBM Xerox DNS Domain Name Service DTE Data Terminal Equipment E EIA Electronic Industries Association F FDDI Fibre Distribute Data Interface FTP File Transfer Protocol H HCL Hardware Compatibility List HDLC Hight speed Data Link Control HDSL Hight bit rate Digital Subscriber Line I ICMP Internet Control Message Protocol IDF Intermediate Distribution Facilities IEEE Institute for Electrical and Electronic Engineer IETF Internet Engineering Task Force ISDN Intergrated Service Digital Network ISO International Organization for Standazation ITU International Telecommunication Union L LAN Local Area Network LAPB Link Access Procedure Balanced LAPD Link Access Procedure D – channel LAPF Link Access Procedure Frame LWT Listen While Talk M MAC Media Access Control MAU Multistation Access Unit N NIC Network Interface Card NOS Network Operating System O OC Optical Carrier OSI Open System Interconnection P PDC Primary Domain Controller PPP Point to Point Protocol R RADSL Rate Adaptive Digital Subscripber Line RARP Reverse Address Resolution Protocol S SDSL Single line Digital Subscriber Line SLIP Serial Line Interface Protocol SMAU Smart Multistation Access Unit SMDS Switched Multimegabit Data Service SMTP Simple Mail Transfer Protocol SNA System Network Architecture SONET Synchronous Optical NETwork STP Shielded Twisted Pair T TA/NT Terminal Adapter/ Network Termination TCP/IP Transmission Control Protocol/ Internet Protocol TIA/EIA Telecommunication Industries Association/ Electronic Industries Association U UTP Unshielded Twisted Pair UDP User Datagram Protocol V VDSL Very hight bit rate Digital Subscriber Line W WAN Wide Area Network TÀI LIỆU THAM KHẢO CCNA – INTRO Cisco System CCNA – ICND Cisco System CCDA.v2 Cisco System Sybex CCNA version 3 Certification Guide Internet: www.cisco.com www.sybex.com