Hệ thống mạng cục bộ (LAN)

Đề tài: Hệ thống mạng LAN
- Với hệ thống bảo mật phức hợp, cho nên việc bị mất mát thông tin ít xảy ra, an
toàn dữ liệu được đảm bảo, do đó khả năng ứng dụng đã lan ra tất cả các ngành.
- Với khả năng kết nối các loại máy tính ở khắp nơi trên thế giới, thông qua một
hệ điều hành nào đó. Do đó mọi thành viên có thể trao đổi, truy cập thông tin của nhau
nếu được sự đồng ý của các đối tác. Với khả năng này có thể phát triển mở rộng quy mô
của một công ty, có thể cung cấp các dịch vụ thông tin, tin tức, trao đổi kinh nghiệm với
nhau và có thể trưng bày quảng cáo sản phẩm của mình trên mạng.

Lớp: HCKT _K7
5
Đề tài: Hệ thống mạng LAN
Chương II
MẠNG CỤC BỘ LAN (local aera network)
2.1: Tổng quan về mạng LAN
Trong hệ thống các công ty trường học lớn ngày nay. Mạng máy tính đóng một
vai trò quan trọng trong công việc nghiên cứu và phát triển các cơ cấu công ty, cũng như
việc ứng dụng mạng trong các công tác nghiên cứu sử dụng các tài nguyên, dịch vụ
mạng. Vì thế một mạng LAN có thể được thiết kế rất nhiều và đáp ứng mọi yêu cầu của
con người. Vấn đề đặt ra là nhà thiết kế phải thiết kế được mạng có cấu hình phù hợp với
từng công việc cụ thể, tổ chức đầu tiên ta phải quan tâm là lựa chọn sao có được cấu hình
phù hợp. Tiếp đến ta phải thiết kế được hệ thống nối mạng máy tính, lựa chọn một giao
thức truyền thông chuẩn cho mạng LAN cần thiết kế
Với tốc độ truyền đi trên mạng LAN tương đối lớn, kết hợp với công nghệ tiên
tiến hiện nay mạng LAN không chỉ giới hạn trong phạm vi nhỏ, mà nó còn được mở rộng
ra nhằm đáp ứng mọi yêu cầu của tổ chức.
2.2: Phương tiện truyền dẫn
Trong kỹ thuật mạng người ta sử dụng rộng rãi hai phương tiện truyền dẫn là:
Truyền dẫn có dây và truyền dẫn không dây.
Truyền dẫn có dây là đường truyền dùng các loại như : Cáp đồng trục, cáp xoắn đôi và
cáp quang.
Đường truyền không dây là đường truyền dùng sóng vô tuyến điện.
2.2.1: Giới thiệu
Cáp mạng là một hệ thống dùng để kết nối các máy tính với nhau, nhằm trao đổi
dữ liệu. Trong một mạng máy tính cáp đóng vai trò rất quan trọng, vấn đề không phải ở
chỗ đấu nối cáp thế nào, mà ta chủ yếu quan tâm đến vấn đề truyền dữ liệu trên cáp sao
cho tránh được các lỗi về phần cứng. Đối với mỗi mạng máy tính khác nhau ta phải có
loại cáp khác nhau cũng như cách đấu nối khác nhau. Do đó không những phải chọn cáp
đấu nối cho phù hợp với đường truyền. Mặt khác khi kết nối các máy tính lại với nhau
cũng như kết nối mạng máy tính này với mạng máy tính khác, do mỗi mạng có giao thức
truyền thông riêng, tuân theo các chuẩn được quy định. Do đó cần phải thiết kế mạng sao
Lớp: HCKT _K7
6
Đề tài: Hệ thống mạng LAN
cho có thể phù hợp với mọi tiêu chuẩn chung đã được đề ra. Ta cũng không thể bỏ qua
trường hợp thiết kế cáp truyền sao cho phù hợp với truyền tin hiện đại và tương lai. Với
công nghệ này càng hiện đại, hệ thống cáp truyền ngày càng được nâng cao về chất
lượng truyền cũng như dung lượng, tốc độ truyền thông tin trên mạng.
2.2.2: Phân loại cáp truyền
Hiện nay, trên thực tế có rất nhiều loại cáp truyền thông, tuy nhiên khi đưa vào
công nghệ mạng, cáp kết nối mạng được phân chia thành 3 loại chính :
- Cáp đồng trục.
- Cáp xoắn đôi.
- Cáp sợi quang.
- Cáp đồng trục (Coaxial Cable)
Hình 1.10: Cáp đồng trục
Loại cáp này gồm 2 đường dây dẫn có 1 trục chung:
* Một dây dẫn trung tâm (thường là một dây đồng cứng).
* Một dây dẫn tạo thành một đường ống bao quanh dây dẫn trung tâm. Dây dẫn này có
thể là một dây bện hay dây kim loại hoặc cả hai. Vì nó có chức năng chống nhiễu nên gọi
là lớp bọc kim (Shield).
Giữa hai dây dẫn có một lớp cách ly và bên ngoài cùng là lớp vỏ plastic dùng để bảo vệ.
Cáp đồng trục có 2 loại:
Lớp: HCKT _K7
7
Đề tài: Hệ thống mạng LAN
- Một loại trở kháng là 50Ω (Based band Coaxial Cable).
- Một loại trở kháng là 75Ω (Broad band Coaxial Cable).
Các mạng cục bộ sử dụng cáp đồng trục thường có dải thông từ 2,5Mb/s
(ARCnet) tới 10Mb/s (Ethernet).
Cáp đồng trục có độ suy hao ít hơn so với các loại cáp đồng khác (ví dụ như cáp
xoắn đôi). Các mạng cục bộ sử dụng cáp đồng trục có thể có kích thước trong phạm vi
vài km.
- Cáp xoắn đôi (Twisted-pair Cable)
Hình 1.11: Cáp xoắn đôi
- Là loại cáp gồm hai đường dây dẫn đồng được xoắn với nhau nhằm giảm nhiễm điện
từ (EMI) gây ra bởi môi trường xung quanh và bản thân chúng đối với nhau.
- Có hai loại cáp xoắn đôi được dùng hiện nay đó là loại bọc kim (STP-Shield
Twisted Pair) và cáp không bọc kim (UTP-Unshield Twisted Pair).
- STP: Lớp bọc kim bên ngoài cáp xoắn đôi có tác dụng chống nhiễu điện từ. Có
nhiều loại cáp STP, có loại chỉ gồm một đôi dây xoắn ở trong vỏ bọc kim nhưng cũng có
loại nhiều đôi dây xoắn.
- Tốc độ lý thuyết của cáp STP là khoảng 500Mb/s tuy nhiên ít khi đạt được, tốc
độ thực tế là 155Mb/s với khoảng cách đi cáp là 100m. Tốc độ truyền dữ liệu của STP là
16Mb/s, đó là ngưỡng cao nhất đối với mạng Token Ring.
- Độ dài cáp STP thường giới hạn trong vài trăm mét.
Lớp: HCKT _K7
8
Đề tài: Hệ thống mạng LAN
- UTP: tính năng của UTP tương tự như STP, chỉ kém về khả năng chống nhiễu và
suy hao do không có vỏ bọc kim.
Có 5 loại cáp UTP thường được dùng đó là:
- UTP loại 1 và 2 (Categories 1 and 2): sử dụng thích hợp cho truyền thoại và
truyền dữ liệu tốc độ thấp (dưới 4Mb/s).
- UTP loại 3 (Category 3): thích hợp cho việc truyền dữ liệu với tốc độ lên tới
16Mb/s. Tuy nhiên cũng có những sơ đồ mới cho phép dùng cáp UTP loại 3 mà vẫn đạt
tốc độ 100Mb/s. UTP loại 3 hiện nay là cáp chuẩn dùng cho hầu hết các mạng điện thoại.
- UTP loại 4 (Category 4): là cáp thích hợp cho việc truyền dữ liệu với tốc độ lên
đến 20Mb/s.
- UTP loại 5 (Category 5): thích hợp cho việc truyền dữ liệu với tốc độ lên đến
100Mb/s.
- Nhìn chung, cáp UTP cho một tỉ lệ rất cân bằng giữa giá thành và hiệu năng vì
thế rất được ưu dùng khi cài đặt các mạng cục bộ hiện nay.
- Cáp sợi quang (Fiber Optic Cable)
Hình 1.12: Cáp sợi quang
- Cáp sợi quang bao gồm một dây dẫn trung tâm (là một hoặc một bó sợi thuỷ tinh
hay plastic có thể truyền dẫn tín hiệu quang) được bọc một lớp áo có tác dụng phản xạ
các tín hiệu trở lại để giảm sự mất mát tín hiệu. Bên ngoài cùng là lớp vỏ plastic để bảo
vệ cáp. Như vậy, cáp sợi quang không truyền dẫn các tín hiệu điện mà chỉ truyền dẫn các
tín hiệu quang (các tín hiệu dữ liệu phải được chuyển đổi thành tín hiệu quang và khi
Lớp: HCKT _K7
9
Đề tài: Hệ thống mạng LAN
nhận được, chúng lại được chuyển đổi thành dạng tín hiệu điện).
- Cáp sợi quang có thể hoạt động ở một trong hai chế độ: Single mode (chỉ có một
đường dẫn quang duy nhất) hoặc Multi mode (có nhiều đường dẫn quang). Căn cứ vào
đường kính lõi sợi quang, đường kính lớp áo bọc và chế độ hoạt động. Hiện nay có 4 loại
cáp sợi quang hay được sử dụng, đó là:
- Cáp sợi quang có đường kính lõi sợi 8,3 micron/ đường kính lớp áo 125
micron/Single mode.
- Cáp sợi quang có đường kính lõi sợi 62,5 micron/ đường kính lớp áo 125
micron/Single mode.
- Cáp sợi quang có đường kính lõi sợi 50 micron/ đường kính lớp áo 125
micron/Single mode.
- Cáp sợi quang có đường kính lõi sợi 100 micron/ đường kính lớp áo 140
micron/Single mode.
Ta thấy đường kính lõi sợi rất nhỏ nên rất khó khăn khi phải đấu nối cáp sợi
quang. Cần phải có công nghệ đặc biệt đòi hỏi chi phí cao.
Giải thông cho cáp sợi quang có thể đạt tới 2Gb/s và cho phép khoảng cách đi cáp
khá xa. Để đạt tốc độ 100Mb/s, cáp UTP chỉ cho phép chạy cáp trong phạm vi 100m,
trong khi cáp sợi quang có thể cho phép chạy cáp trong phạm vi vài km do độ suy hao
trên cáp rất thấp. Ngoài ra, vì cáp sợi quang không dùng tín hiệu điện để truyền dữ liệu
nên nó hoàn toàn không bị ảnh hưởng của nhiễu điện từ và các hiệu ứng điện khác như
trong trường hợp dùng các loại cáp đồng. Hơn nữa, tín hiệu truyền trên cáp sợi quang vì
thế cũng không thể bị phát hiện và thu trộm bởi các thiết bị điện từ của người lạ, an toàn
thông tin trên mạng được đảm bảo.
Tóm lại, chỉ trừ nhược điểm khó lắp đặt (khâu đấu nối cáp) và giá thành cao thì
nhìn chung có thể nói cáp sợi quang là loại cáp lý tưởng cho mọi loại mạng hiện nay và
tương lai.
Trong đó hai loại truyền thông tin trên mạng ứng với ba loại cáp trên.
Cáp truyền thông tin qua năng điện: Cáp đồng trục, cáp xoắn đôi.
Cáp truyền bằng phản xạ ánh sáng: Cáp quang.
Lớp: HCKT _K7
10
Đề tài: Hệ thống mạng LAN
Trong các loại cáp này, nếu tính về mặt kinh tế, cáp xoắn đôi là rẻ hơn, dễ lắp dặt
sửa chữa. Mặt khác tốc độ truyền của máy tuy nhỏ nhưng với công nghệ hiện đại ngày
nay, tốc độ của cáp có thể được nâng cao đáp ứng được mọi đường truyền thông dụng.
Vì thế cáp xoắn đôi được sử dụng rộng rãi và chất lượng đường truyền tốt.
Nếu tính về mặt chất lượng đường truyền thông cũng như dung lượng truyền cáp
quang luôn có độ tin cậy lớn nhất. Khi truyền tin trên sợi cáp quang thông tin ít bị suy
hao, đồng thời tốc độ cũng như vấn đề bảo mật được đảm bảo. Nhưng cáp quang việc lắp
đặt rất khó khăn và chi phí lắp đặt mạng tương đối lớn.
2.2.3: Truyền sóng không dây
- Sóng radio
Sóng radio chiếm dải tần từ 10khz đến 1ghz gồm các băng tần:
- Sóng ngắn.
- VHF (Very high frequency): Truyền hình và sóng FM radio.
- UHF (Ulta high frequency): Truyền hình.
Có ba phương pháp truyền theo sóng radio.
+ Công suất thấp tần số đơn (Low-power, sinhle frequency): Tốc độ truyền từ 1
đến 10 Mbps chống nhiễu EMI kém, độ suy hao lớn do công suất thấp.
+ Công suất cao tần số đơn (High power single frequency): Tốc độ truyền từ 1
đến 10 Mbps độ suy hao và khả năng chống nhiễu tốt hơn loại trên.
+ Sóng vô tuyến phổ rộng (Spread Spectrum): Tốc độ truyền từ 2 đến 6Mbps đi
xa 3,2 km đối với môi trường ngoài trời và 120m đối với môi trường trong nhà,độ suy
hao lớn do công suất thấp.
- Sóng viba (micro ware):
Là phương pháp truyền tầm xa giữa hai điểm (được gọi là phương pháp lý tưởng)
như giữa hai toà nhà hoặc truyền bằng vệ tinh với các điểm liên kết trên mặt đất, hay qua
những khu vục rộng lớn trống trải, bằng phẳng như sông hồ xa mạc.
Hệ thống này gồm hai máy thu phát radio một dùng để phát một dùng để thu. Hai
ăng ten định hướng xoay vào nhau để thực liên lạc bằng máy thu phát. Những ăng ten
Lớp: HCKT _K7
11
Đề tài: Hệ thống mạng LAN
này thường gắn trên tháp cao để mở rộng thêm tầm thu phát tránh những vật cản tín hiệu
truyền. Tốc độ 1 đến 10 Mbps ở dải tần 4 đến 6GHZ và 21 đến 23 GHZ.
2.2.4: Các hệ thống hồng ngoại
Phương pháp truyền bằng tia hồng ngoại đạt được tốc độ cao khoảng 10Mbps ở
dải tần 100GHZ đến 1000GHZ.
2.3: cấu hình mạng lan
Việc thiết kế cấu hình mạng chính là bố trí vật lý trên toàn kiến trúc mạng cũng
như khi chọn cấu mạng ta đã định hình ra được kiểu dáng cũng như tốc độ truyền tin.
Mạng LAN với cấu hình mạng có các dạng sau:
+ Mạng BUS
+ Mạng STAR
+ Mạng vòng RING.
+ Mạng Token BUS.
+ Mạng STAR BUS.
Cấu trúc và chức năng của từng loại cấu hình đã được nêu ở phần trước.
Tuy nhiên trong thực tế tất cả các nhu cầu của con người không chỉ giới hạn trong
phạm vi mạng LAN mà luôn được mở rộng và cải tiến ra phạm vi lớn hơn. Một khi có
nhu cầu mở rộng, nó sử dụng các bộ cầu nối (Brigde) và bộ dọn đường (Router). Trong
trường hợp mở rộng này cấu hình mạng sử dụng là cấu hình mạng cột sống hay mạng
sao.
Cấu hình mạng Bus:
Lớp: HCKT _K7
12
Đề tài: Hệ thống mạng LAN
2.4: các phương pháp truy cập
Đây chính là một trong những đặc tính quan trọng nhất của mạng LAN. Vì máy
tính đấu nối vào nhau thì trong thời gian nhất định, để tránh tắc ngẽn dữ liệu thì chỉ có
một máy truy cập vào mạng. Trong nội dung mang LAN sẽ có ba truy cập chính là:
- Cảm ứng tần số tải.
- Chuyển thẻ bài.
- Token bus.
- Truy cập theo yêu cầu.
Lớp: HCKT _K7
13
Đề tài: Hệ thống mạng LAN
Phương pháp đa truy cập cảm ứng tần số CSMA/CD trong mạng Ethernet. Trong
lược đồ này các trạm nối với trạm lắng chờ một âm của tải tần số trên cáp và gửi thông
tin đi các thiết bị không truyền. Đa truy cập có nghĩa là nhiều thiết bị dùng trong một cáp.
Nếu hai nhiều máy thiết bị cảm thấy đang ở không, chúng có thể cùng một lúc cố gắng
truy cập nó gây ra va chạm phải rút lui và chờ thời gian nào đó trước khi thử truyền lại.
Mạng càng có số lượng nhiều máy thì sự tranh chấp đường truyền trên mạng càng lớn,
nhưng có thể tách các thành từng phân đoạn để giảm bớt tắc nghẽn.
Phương pháp truyền thẻ bài
Một thẻ bài chuyển động không ngừng trên mạng. Khi ở trạng thái rỗi máy tính
nào đoạt được thẻ và tiến hành truyền tin. Khi đó thẻ chuyển từ trạng thái rỗi sang trạng
thái bận và báo cho máy tính khác không truy cập mang cho đến khi thẻ bài được giải
phóng.
Phương pháp truy cập theo yêu cầu
Đây là phương pháp truy cập tương đối mới.
2.5: Kết nối mạng Lan
2.5.1: Các loại Card giao tiếp
Có hai loại card giao tiếp:
- Card giao tiếp trên hệ phục vụ.
- Card giao tiếp cho các trạm làm việc.
+ Card giao tiếp trên hệ phục vụ:
Là Card có tính năng tốt nhất, cung cấp mức vận hành cao nhất, bởi vì phục vụ
phải điều hành và quản lý đến hàng trăm hàng ngàn trạm làm việc. NIC của hệ phục vụ
phải có chức năng đẩy các gói thông qua các kênh của chúng ở tốc độ cao hơn tốc độ của
các NIC của trạm khách.
Chỉ yêu cầu NIC có tốc độ bình thường, chỉ trừ khi cần một trạm đòi hỏi phải vận
hành với tốc độ cao và khả năng xử lý nhanh hơn.
- Các kiểu NIC:
Lớp: HCKT _K7
14

Xem chi tiết: Hệ thống mạng cục bộ (LAN)