CHƯƠng 1 giới thiệu về MẠng các kiến thức cơ SỞ Mạng máy tính là gì ?
tải về 389.87 Kb.
|
Chia mạng con (subnetting). Giả sử ta phải tiến hành đặt địa chỉ IP cho hệ thống có cấu trúc như sau: 
Hình 4.4 – Hệ thống mạng có 6 đường mạng Theo hình trên, ta bắt buộc phải dùng đến tất cả là sáu đường mạng riêng biệt để đặt cho hệ thống mạng của mình, mặc dù trong mỗi mạng chỉ dùng đến vài địa chỉ trong tổng số 65534 địa chỉ hợp lệ, đó là một sự phí phạm to lớn. Thay vì vậy, khi sử dụng kỹ thuật chia mạng con, ta chỉ cần sử dụng một đường mạng 150.150.0.0 và chia đường mạng này thành sáu mạng con theo hình bên dưới: 
Hình 4.5 – Hệ thống mạng có 6 đường mạng (sau khi chia Subnet) Rõ ràng khi tiến hành cấp phát địa chỉ cho các hệ thống mạng lớn, người ta phải sử dụng kỹ thuật chia mạng con trong tình hình địa chỉ IP ngày càng khan hiếm. Ví dụ trong hình trên hoàn toàn chưa phải là chiến lược chia mạng con tối ưu. Thật sự người ta còn có thể chia mạng con nhỏ hơn nữa, đến một mức độ không bỏ phí một địa chỉ IP nào khác. Xét về khía cạnh kỹ thuật, chia mạng con chính là việc mượn một số bit trong phần host_id ban đầu để đặt cho các mạng con. Lúc này, cấu trúc của địa chỉ IP gồm có ba phần: network_id, subnet_id và host_id. Số bit dùng cho phần subnet_id bao nhiêu là tuỳ thuộc vào chiến lược chia mạng con của người quản trị, có thể là một con số tròn byte (8 bit) hoặc một số bit lẻ vẫn được. Tuy nhiên subnet_id không thể chiếm trọn số bit có trong host_id ban đầu, cụ thể là (số bit làm subnet_id) ≤ (số bit làm host_id)-2. Cụ thể đối với 3 lớp A, B, C như sau :
8 7 15 16 23 24 31
26 27 31
Số lượng host trong mỗi mạng con được xác định bằng số bit trong phần host_id; 2x – 2 là số địa chỉ hợp lệ có thể đặt cho các host trong mạng con. Tương tự, số bit trong phần subnet_id xác định số lượng mạng con. Giả sử số bit là y 2y – 2 là số lượng mạng con có được (trường hợp đặc biệt thì có thể sử dụng được 2y mạng con). Một số khái niệm mới: - Địa chỉ mạng con (địa chỉ đường mạng): bao gồm cả phần network_id và subnet_id, phần host_id chỉ chứa các bit 0. Theo hình bên trên thì ta có các địa chỉ mạng con sau: 150.150.1.0, 150.150.2.0, … - Địa chỉ broadcast trong một mạng con: Giữ nguyên các bit dùng làm địa chỉ mạng con, đồng thời bật tất cả các bit trong phần host_id lên 1. Ví dụ địa chỉ broadcast của mạng con 150.150.1.0 là 150.150.1.255. - Mặt nạ mạng con (subnet mask): giúp máy tính xác định được địa chỉ mạng con của một địa chỉ host. Để xây dựng mặt nạ mạng con cho một hệ thống địa chỉ, ta bật các bit trong phần network_id và subnet_id lên 1, tắt các bit trong phần host_id thành 0. Ví dụ mặt nạ mạng con dùng cho hệ thống mạng trong hình trên là 255.255.255.0. Vấn đề đặt ra là khi xác định được một địa chỉ IP (ví dụ 172.29.8.230) ta không thể biết được host này nằm trong mạng nào (không thể biết mạng này có chia mạng con hay không, và nếu có chia thì dùng bao nhiêu bit để chia). Chính vì vậy khi ghi nhận địa chỉ IP của một host, ta cũng phải cho biết subnet mask là bao nhiêu (subnet mask có thể là giá trị thập phân, cũng có thể là số bit dùng làm subnet mask).
Tất cả các IP host khi kết nối vào mạng Internet đều phải có một địa chỉ IP do tổ chức IANA (Internet Assigned Numbers Authority) cấp phát – gọi là địa chỉ hợp lệ (hay là được đăng ký). Tuy nhiên số lượng host kết nối vào mạng ngày càng gia tăng dẫn đến tình trạng khan hiếm địa chỉ IP. Một giải pháp đưa ra là sử dụng cơ chế NAT kèm theo là RFC 1918 qui định danh sách địa chỉ riêng. Các địa chỉ này sẽ không được IANA cấp phát - hay còn gọi là địa chỉ không hợp lệ. Bảng sau liệt kê danh sách các địa chỉ này:
NAT được sử dụng trong thực tế là tại một thời điểm, tất cả các host trong một mạng LAN thường không truy xuất vào Internet đồng thời, chính vì vậy ta không cần phải sử dụng một số lượng tương ứng địa chỉ IP hợp lệ. NAT cũng được sử dụng khi nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) cung cấp số lượng địa chỉ IP hợp lệ ít hơn so với số máy cần truy cập Internet. NAT được sử dụng trên các router đóng vai trò là gateway cho một mạng. Các host bên trong mạng LAN sẽ sử dụng một lớp địa chỉ riêng thích hợp. Còn danh sách các địa chỉ IP hợp lệ sẽ được cấu hình trên Router NAT. Tất cả các packet của các host bên trong mạng LAN khi gửi đến một host trên Internet đều được router NAT phân tích và chuyển đổi các địa chỉ riêng có trong packet thành một địa chỉ hợp lệ trong danh sách rồi mới chuyển đến host đích nằm trên mạng Internet. Sau đó nếu có một packet gửi cho một host bên trong mạng LAN thì Router NAT cũng chuyển đổi địa chỉ đích thành địa chỉ riêng của host đó rồi mới chuyển cho host ở bên trong mạng LAN. Một cơ chế mở rộng của NAT là PAT (Port Address Translation) cũng dùng cho mục đích tương ứng. Lúc này thay vì chỉ chuyển đổi địa chỉ IP thì cả địa chỉ cổng dịch vụ (port) cũng được chuyển đổi (do Router NAT quyết định).
Người ta ghi nhận được địa chỉ IP của một host như sau: 172.29.32.30/255.255.240.0, hãy trả lời các câu hỏi sau: - Hãy cho biết mạng chứa host đó có chia mạng con hay không? Nếu có thì cho biết có bao nhiêu mạng con tương tự như vậy? Và có bao nhiêu host trong mỗi mạng con? - Hãy cho biết host nằm trong mạng có địa chỉ là gì? - Hãy cho biết địa chỉ broadcast dùng cho mạng đó? - Liệt kê danh sách các địa chỉ host nằm chung mạng con với host trên. Hướng dẫn trả lời: Hãy cho biết mạng chứa host đó có chia mạng con hay không? Nếu có thì cho biết có bao nhiêu mạng con tương tự như vậy? Và có bao nhiêu host trong mỗi mạng con? 1. Xác định lớp địa chỉ xác định mặt nạ mặc định của lớp, so khớp với mặt nạ của địa chỉ kết luận có chia mạng con hay không? 2. Xác định số bit trong subnet_id = x số mạng con = 2x-2. 3. Xác định số bit trong host_id = y số host trong mạng con = 2y-2.
Subnet mask mặc định của lớp B 255.255.0.0 = 11111111 11111111 00000000 00000000 
Subnet mask của 255.255.240.0 = 11111111 11111111 11110000 00000000 Host
Hãy cho biết host nằm trong mạng có địa chỉ là gì? 1. Duyệt mặt nạ mạng con và địa chỉ IP theo từng byte tương ứng, từ trái qua phải. + Byte nào của subnet mask mang giá trị 255 thì ghi lại byte tương ứng của địa chỉ IP. + Byte nào của subnet mask là 0 thì ghi lại byte tương ứng ở địa chỉ IP là 0. + Nếu giá trị của byte nào ở subnet mask khác 255 và 0 thì để trống byte tương ứng ở địa chỉ IP và gọi byte này là số khó chịu 2. Tìm số cơ sở = 256 - số khó chịu. 3. Tìm bội số lớn nhất của số cơ sở nhưng bội số này phải bé hơn hoặc bằng số tương ứng trong địa chỉ IP và ghi lại số này.
Hãy cho biết địa chỉ broadcast dùng cho mạng đó? 1. Duyệt mặt nạ mạng con và địa chỉ IP theo từng byte tương ứng, từ trái qua phải. + Byte nào của subnet mask mang giá trị 255 thì ghi lại byte tương ứng của địa chỉ IP, + Byte nào của subnet mask là 0 thì ghi vào byte tương ứng của địa chỉ IP là 255 + Nếu byte của subnet mask có giá trị khác 255 và 0 thì để trống byte tương ứng ở địa chỉ IP và gọi byte này là số khó chịu. 2. Tìm số cơ sở = 256 - số khó chịu. 3. Tìm bội số nhỏ nhất của số cơ sở nhưng bội số này phải lớn hơn số tương ứng trong địa chỉ IP, đem số này trừ đi 1 thì được kết quả.
Liệt kê danh sách các địa chỉ host nằm chung mạng con với host trên? Các địa chỉ host hợp lệ có thể đặt cho các host nằm chung mạng con với host ở trên là: các địa chỉ sau địa chỉ mạng và trước địa chỉ broadcast.
Cho host có địa chỉ 10.8.100.49/19. Hãy trả lời các câu hỏi trên cho host này. - Subnet mask là 19 bit hay 255.255.224.0 có chia mạng con. Số bit trong subnet_id là 11 số subnet = 211-2 = 2046. Số bit trong host_id là 13 số host hợp lệ = 213 – 2 = 8190. - Địa chỉ mạng: 10.8.__ .0. Số khó chịu = 224 Số cơ sở = 256 – 224 = 32. Bội số lớn nhất của 32 nhưng bé hơn 100 là 96 địa chỉ mạng là 10.8.96.0. - Địa chỉ broadcast: 10.8.127.255. - Các địa chỉ hợp lệ của mạng con: 10.8.96.1 đến 10.8.127.254
Trên một mạng máy tính, các dữ liệu được truyền trên một môi trường truyền dẫn (transmission media), nó là phương tiện vật lý cho phép truyền tải tín hiệu giữa các thiết bị. Có hai loại phương tiện truyền dẫn chủ yếu: - Hữu tuyến (bounded media) - Vô tuyến (boundless media) Thông thường hệ thống mạng sử dụng hai loại tín hiệu là: digital và analog.
Mỗi phương tiện truyền dẫn đều có những tính năng đặc biệt thích hợp với mỗi kiểu dịch vụ cụ thể, nhưng thông thường chúng ta quan tâm đến những yếu tố sau: - Chi phí - Yêu cầu cài đặt - Độ bảo mật - Băng thông (bandwidth): được xác định bằng tổng lượng thông tin có thể truyền dẫn trên đường truyền tại một thời điểm. Băng thông là một số xác định, bị giới hạn bởi phương tiện truyền dẫn, kỹ thuật truyền dẫn và thiết bị mạng được sử dụng. Băng thông là một trong những thông số dùng để phân tích độ hiệu quả của đường mạng. Đơn vị của băng thông:
- Thông lượng (Throughput): lượng thông tin thực sự được truyền dẫn trên thiết bị tại một thời điểm. - Băng tầng cơ sở (baseband): dành toàn bộ băng thông cho một kênh truyền, băng tầng mở rộng (broadband):cho phép nhiều kênh truyền chia sẻ một phương tiện truyền dẫn (chia sẻ băng thông). - Độ suy giảm (attenuation): độ đo sự suy yếu đi của tín hiệu khi di chuyển trên một phương tiện truyền dẫn. Các nhà thiết kế cáp phải chỉ định các giới hạn về chiều dài dây cáp vì khi cáp dài sẽ dẫn đến tình trạng tín hiệu yếu đi mà không thể phục hồi được. - Nhiễu điện từ (Electromagnetic interference - EMI): bao gồm các nhiễu điện từ bên ngoài làm biến dạng tín hiệu trong một phương tiện truyền dẫn. - Nhiễu xuyên kênh (crosstalk): hai dây dẫn đặt kề nhau làm nhiễu lẫn nhau. 
Hình 5.1 – Mô phỏng trường hợp nhiễu xuyên kênh (crosstalk)
Có các kiểu truyền dẫn như sau: + Đơn công (Simplex): trong kiểu truyền dẫn này, thiết bị phát tín hiệu và thiết bị nhận tín hiệu được phân biệt rõ ràng, thiết bị phát chỉ đảm nhiệm vai trò phát tín hiệu, còn thiết bị thu chỉ đảm nhiệm vai trò nhận tín hiệu. Truyền hình là một ví dụ của kiểu truyền dẫn này. + Bán song công (Half-Duplex): trong kiểu truyền dẫn này, thiết bị có thể là thiết bị phát, vừa là thiết bị thu. Nhưng tại một thời điểm thì chỉ có thể ở một trạng thái (phát hoặc thu). Bộ đàm là thiết bị hoạt động ở kiểu truyền dẫn này. + Song công (Full-Duplex): trong kiểu truyền dẫn này, tại một thời điểm, thiết bị có thể vừa phát vừa thu. Điện thoại là một minh họa cho kiểu truyền dẫn này.
Là kiểu cáp đầu tiên được dùng trong các LAN, cấu tạo của cáp đồng trục gồm: - Dây dẫn trung tâm: dây đồng hoặc dây đồng bện. - Một lớp cách điện giữa dây dẫn phía ngoài và dây dẫn phía trong. - Dây dẫn ngoài: bao quanh dây dẫn trung tâm dưới dạng dây đồng bện hoặc lá. Dây này có tác dụng bảo vệ dây dẫn trung tâm khỏi nhiễu điện từ và được nối đất để thoát nhiễu. - Ngoài cùng là một lớp vỏ plastic bảo vệ cáp.
Cáp mỏng (thin cable/thinnet): có đường kính khoảng 6mm, thuộc họ RG-58, chiều dài đường chạy tối đa là 185 m. - Cáp RC-58, trở kháng 50 ohm dùng với Ethernet mỏng. - Cáp RC-59, trở kháng 75 ohm dùng cho truyền hình cáp. - Cáp RC-62, trở kháng 93 ohm dùng cho ARCnet. Cáp dày (thick cable/thicknet): có đường kính khoảng 13mm thuộc họ RG-58, chiều dài đường chạy tối đa 500m. 
Hình 5.3 – So sánh cáp đồng trục: Thicknet và Thinnet. So sánh giữa cáp đồng trục mỏng và đồng trục dày: - Chi phí: cáp đồng trục thinnet rẻ nhất, cáp đồng trục thicknet đắt hơn. - Tốc độ: mạng Ethernet sử dụng cáp thinnet có tốc độ tối đa 10Mbps và mạng ARCNet có tốc độ tối đa 2.5Mbps. - EMI: có lớp chống nhiễu nên hạn chế được nhiễu. - Có thể bị nghe trộm tín hiệu trên đường truyền. Cách lắp đặt dây: muốn nối các đoạn cáp đồng trục mỏng lại với nhau ta dùng đầu nối chữ T và đầu BNC như hình vẽ. 
Hình 5.4 – Đầu nối BNC và đầu nối chữ T 
Hình 5.5 – Đầu chuyển đổi (gắn vào máy tính) Muốn đấu nối cáp đồng trục dày ta phải dùng một đầu chuyển đổi transceiver và nối kết vào máy tính thông qua cổng AUI. 
Hình 5.6 – Kết nối cáp Thicknet vào máy tính.
Hình 5.7 – Mô tả cáp xoắn đôi Cáp xoắn đôi gồm nhiều cặp dây đồng xoắn lại với nhau nhằm chống phát xạ nhiễu điện từ. Do giá thành thấp nên cáp xoắn được dùng rất rộng rãi. Có hai loại cáp xoắn đôi được sử dụng rộng rãi trong LAN là: loại có vỏ bọc chống nhiễu và loại không có vỏ bọc chống nhiễu. Cáp xoắn đôi có vỏ bọc chống nhiễu STP (Shielded Twisted- Pair). - Gồm nhiều cặp xoắn được phủ bên ngoài một lớp vỏ làm bằng dây đồng bện. Lớp vỏ này có tác dụng chống EMI từ ngoài và chống phát xạ nhiễu bên trong. Lớp vỏ bọc chống nhiễu này được nối đất để thoát nhiễu. Cáp xoắn đôi có bọc ít bị tác động bởi nhiễu điện và truyền tín hiệu xa hơn cáp xoắn đôi trần. - Chi phí: đắt tiền hơn Thinnet và UTP nhưng lại rẻ tiền hơn Thicknet và cáp quang. - Tốc độ: tốc độ lý thuyết 500Mbps, thực tế khoảng 155Mbps, với đường chạy 100m; tốc độ phổ biến 16Mbps (Token Ring). - Độ suy dần: tín hiệu yếu dần nếu cáp càng dài, thông thường chiều dài cáp nên ngắn hơn 100m. - Đầu nối: STP sử dụng đầu nối DIN (DB –9). 
Hình 5.8 – Mô tả cáp STP. Cáp xoắn đôi không có vỏ bọc chống nhiễu UTP (Unshielded Twisted- Pair). Gồm nhiều cặp xoắn như cáp STP nhưng không có lớp vỏ đồng chống nhiễu. Cáp xoắn đôi trần sử dụng chuẩn 10BaseT hoặc 100BaseT. Do giá thành rẻ nên đã nhanh chóng trở thành loại cáp mạng cục bộ được ưu chuộng nhất. Độ dài tối đa của một đoạn cáp là 100 mét. Do không có vỏ bọc chống nhiễu nên cáp UTP dễ bị nhiễu khi đặt gần các thiết bị và cáp khác do đó thông thường dùng để đi dây trong nhà. Đầu nối dùng đầu RJ-45. 
Hình 5.9 – Mô tả cáp UTP Cáp UTP có năm loại: - Loại 1: truyền âm thanh, tốc độ < 4Mbps. - Loại 2: cáp này gồm bốn dây xoắn đôi, tốc độ 4Mbps. - Loại 3: truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 10 Mbps. Cáp này gồm bốn dây xoắn đôi với ba mắt xoắn trên mỗi foot ( foot là đơn vị đo chiều dài, 1 foot = 0.3048 mét). - Loại 4: truyền dữ liệu, bốn cặp xoắn đôi, tốc độ đạt được 16 Mbps. - Loại 5: truyền dữ liệu, bốn cặp xoắn đôi, tốc độ 100Mbps. Cáp xoắn có vỏ bọc ScTP-FTP (Screened Twisted-pair). FTP là loại cáp lai tạo giữa cáp UTP và STP, nó hỗ trợ chiều dài tối đa 100m. 
Hình 5.10 – Mô tả cáp FTP Các kỹ thuật bấm cáp mạng. - Cáp thẳng (Straight-through cable): là cáp dùng để nối PC và các thiết bị mạng như Hub, Switch, Router… Cáp thẳng theo chuẩn 10/100 Base-T dùng hai cặp dây xoắn nhau và dùng chân 1, 2, 3, 6 trên đầu RJ45. Cặp dây xoắn thứ nhất nối vào chân 1, 2, cặp xoắn thứ hai nối vào chân 3, 6. Đầu kia của cáp dựa vào màu nối vào chân của đầu RJ45 và nối tương tự. 
Hình 5.11 – Đầu RJ45. 
Hình 5.12 – Cách đấu dây thẳng.
Hình 5.13 – Cách đấu dây chéo. - Cáp Console: dùng để nối PC vào các thiết bị mạng chủ yếu dùng để cấu hình các thiết bị. Thông thường khoảng cách dây Console ngắn nên chúng ta không cần chọn cặp dây xoắn, mà chọn theo màu từ 1-8 sao cho dễ nhớ và đầu bên kia ngược lại từ 8-1. ANSI (Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa kỳ), TIA (hiệp hội công nghiệp viễn thông), EIA (hiệp hội công nghiệp điện tử) đã đưa ra 2 cách xếp đặt vị trí dây như sau:
 
- Chuẩn T568-B (còn gọi là Chuẩn B):  
Hình 5.14 – Mô tả cáp quang. Cáp quang có cấu tạo gồm dây dẫn trung tâm là sợi thủy tinh hoặc plastic đã được tinh chế nhằm cho phép truyền đi tối đa các tín hiệu ánh sáng. Sợi quang được tráng một lớp nhằm phản chiếu các tín hiệu. Cáp quang chỉ truyền sóng ánh sáng (không truyền tín hiệu điện) với băng thông rất cao nên không gặp các sự cố về nhiễu hay bị nghe trộm. Cáp dùng nguồn sáng laser, diode phát xạ ánh sáng. Cáp rất bền và độ suy giảm tín hiệu rất thấp nên đoạn cáp có thể dài đến vài km. Băng thông cho phép đến 2Gbps. Nhưng cáp quang có khuyết điểm là giá thành cao và khó lắp đặt. Các loại cáp quang: - Loại lõi 8.3 micron, lớp lót 125 micron, chế độ đơn. - Loại lõi 62.5 micron, lớp lót 125 micron, đa chế độ. - Loại lõi 50 micron, lớp lót 125 micron, đa chế độ. - Loại lõi 100 micron, lớp lót 140 micron, đa chế độ. Hộp đấu nối cáp quang: do cáp quang không thể bẻ cong nên khi nối cáp quang vào các thiết bị khác chúng ta phải thông qua hộp đấu nối.
|
