Chương 2: Căn bản trong thiết kế mạng

1. Chương 2:Căn bản trong thiết kế mạng

2. Mục tiêu của bài học • Thiết kế một mạng • Hiểu về các cấu trúc của mạng • Tìm hiểu cách dùng Hub trong mạng • Tìm hiểu cách dùng switches trong mạng • Mô tả các cấu trúc mạng chuẩn • Lựa chọn mô hình mạng tốt nhất • Xây dựng một mô hình mạng Các khái niệm mạng cơ bản

3. Thiết kế mạng • Thiết kế mạng bao gồm: • Phân tích yêu cầu • Lựa chọn cấu trúc mạng • Lựa chọn thiết bị mạng phù hợp Các khái niệm mạng cơ bản

4. Thiết kế một mô hình mạng • Topology là một khái niệm chỉ một mô hình vật lý gồm: máy tính, cáp, và các thiết bị khác • Xác định cách thức các thiết bị được nối với nhau • Thiết kế mạng thường được mô tả bởi các từ: topology, mô hình, lược đồ, sơ đồ Các khái niệm mạng cơ bản

5. Thiết kế một mô hình mạng (tiếp) • Cấu trúc vật lý chỉ cách bố trí các dây cáp nối • Cấu trúc logic chỉ cách truyền dữ liệu trong mạng • Mạng sử dụng một cấu vật lý nhưng có nhiều cấu trúc logic Các khái niệm mạng cơ bản

6. Thiết kế một mô hình mạng (tiếp) • Cấu trúc ảnh hưởng đến hiệu năng và sự mở rộng mạng • Cấu trúc mạng quyết định đến cách quản lý và các thiết thiết bị sử dụng trong mạng • Xem xét đến các yêu cầu về mở rộng và an toàn mạng • Thiết kế tốt sẽ đáp ứng được các yêu cầu thay đổi trong tương lai Các khái niệm mạng cơ bản

7. Các cấu trúc chuẩn • Có 3 cấu trúc chuẩn được dùng ngày nay: • Bus gồm nhiều máy nối với nhau qua một đoạn cáp đơn • Star sử dụng hub hoặc thiết bị làm trung tâm để liên kết các máy tính • Ring các máy tính được nối thành một vòng tròn khép kín Các khái niệm mạng cơ bản

8. Bus • Cấu trúc đơn giản nhất • Các thành phần được nối với nhau qua một đoạn dây cáp • Xem hình 2-1 • Nhược điểm cơ bản: khi cáp nối hỏng thì dẫn đến mạng ngừng hoạt động Các khái niệm mạng cơ bản

9. Mô hình mạng Bus Hình 2-1 Mô hình mạng Bus Các khái niệm mạng cơ bản

10. Truyền tín hiệu • Các máy tính xác định địa chỉ cần gửi và truyền dữ liệu đến địa chỉ đó qua cáp trung tâm dưới dạng tính hiệu điện (không phụ thuộc vào cấu trúc) • Dữ liệu được đóng thành các “gói tin” và được truyền trên cáp • Chỉ máy tính nhận mới được truy cập các gói tin này Các khái niệm mạng cơ bản

11. Liên lạc trong Bus • Trong cấu trúc Bus, tại một thời điểm chỉ một máy được truyền tin • Hiệu năng giảm khi có càng nhiều máy tính tham gia Các khái niệm mạng cơ bản

12. Liên lạc trong Bus (tiếp theo) • Cấu trúc thụ động • Các máy tính chỉ lắng nghe dữ liệu được truyền; không chịu trách nhiệm chuyển dữ liệu • Khi một máy tính không tuân theo sẽ gây nên lỗi • Cấu trúc tích cực, các máy tính tái tạo lại tín hiệu; và chuyển dữ liệu trong mạng Các khái niệm mạng cơ bản

13. Tín hiệu Bounce • Là các tín hiệu di chuyển từ điểm truyền đến cả hai điểm kết thúc của Bus và dội ngược lại. • Phải có thiết bị để chặn các tín hiệu này khi chúng tới các điểm kết thúc của Bus • Xem hình 2-2 • Terminator là thiết bị gắn tại 2 điểm kết thúc trên Bus để thực hiện nhiệm vụ này • Xem hình 2-3 Các khái niệm mạng cơ bản

14. Tín hiệu Bounce Hình 2-2 Tín hiệu Bounce trên mạng không có điểm kết thúc Các khái niệm mạng cơ bản

15. Mạng Bus với Terminator Hình 2-3 Mạng Bus có điểm kết thúc Các khái niệm mạng cơ bản

16. Cáp lỗi • Cáp bị đứt tương đương với Bus không có điểm kết thúc • Không có điểm kết thúc, xuất hiện tín hiệu bounce và mạng ngừng hoạt động • Xem hình 2-4 Các khái niệm mạng cơ bản

17. Cáp đứt Hình 2-4 Cáp bị đứt và tín hiệu Bounce Các khái niệm mạng cơ bản

18. Mở rộng mạng bus • Dễ dàng mở rộng mạng Bus nhờ sử dụng chuẩn Ethernet 10Base2 và các đầu nối BNC • Các đoạn cáp dài hơn có thể làm suy yếu tín hiệu • Bộ lặp Repeater giúp phục hồi tín hiệu trên đường truyền • Nhưng không sửa lỗi • Cấu trúc Bus không được dùng phổ biến vì lỗi trên cáp có thể phá huỷ hoạt động màng thêm vào đó là khó khắc phục và quản lý Các khái niệm mạng cơ bản

19. Mô hình Star • Là mô hình mạng phổ biết nhất hiện nay • Xem hình 2-5 • Các máy tính được nối đến hub trung tâm, Hub sẽ nhận nhận và truyền tín hiệu đến các thiết bị khác • Dữ liệu chỉ truyền đến máy tính nhận Các khái niệm mạng cơ bản

20. Mô hình Star (tiếp theo) • Các thiết bị được nối tập trung tại một điểm, yêu cầu nhiều cáp nối • Hub lỗi, toàn mạng sẽ hỏng, nhưng một máy tính hay một cáp gặp lỗi sẽ không ảnh hưởng đến hoạt động mạng • Dễ khắc phụ Các khái niệm mạng cơ bản

21. Mô hình mạng Star Hình 2-5 Mô hình mạng Star điển hình Các khái niệm mạng cơ bản

22. Mô hình Ring • Các máy tính nối theo một vòng tròn khép kín và không có điểm kết thúc • Tín hiệu truyền theo một chiều đã quy định • Mỗi máy tính sẽ nhận tín hiệu rồi chuyển tiếp • Xem hình 2-6 • Thẻ bài điện tử token được truyền theo vòng tròn. Chỉ máy tính nào có thẻ bài mới được truyền dữ liệu • Thẻ bài có thể được truyền logic theo hình tròn trên một mạng vật lý mô hình Star Các khái niệm mạng cơ bản

23. Hình 26: Mô hình mạng Ring chuẩn Mô hình mạng Ring Các khái niệm mạng cơ bản

24. Mô hình Ring • Một số mạng sử dụng cặp vòng để tăng tốc độ và giảm thiểu lỗi • Fiber Distributed Data Interface (FDDI) • Trong mạng đơn vòng, một máy tính lỗi có thể dẫn đến mạng gặp trục trặc nếu Hub không tự động loại máy tính lỗi ra khỏi mạng (Hub thông minh) • Trong mạng vòng kép, một vòng bị hỏng, hệ thống mạng sẽ hoạt động nhờ vòng thứ 2 • Chia sẽ các tài nguyên mạng tương đương với việc tất cả các máy tính đều được truyền dữ liệu Các khái niệm mạng cơ bản

25. Mô hình mạng không dây • Không dùng cáp • Mô hình đơn giản nhất là mạng ngang hàng, các máy tính liên lạc trực tiếp với nhau • Thông thường có một thiết bị trung tâm là “điểm truy cập”, vai trò tương tự như Hub. • Mô hình Star • Tín hiệu được truyền nhận qua điểm truy cập này Các khái niệm mạng cơ bản

26. Hub • Là thiết bị trung tâm trong mô hình mạng Star, hình 2-7 • Có 2 loại • Tích cực, còn gọi là bộ lặp Repeater đa cổng, tự tái tạo và truyền tín hiệu • Thụ động, đơn giản là điểm liên lạc trung tâm, không khuếch đại hoặc phục hồi tín hiệu – hình 2-8 mô tả một thanh nối (patch pannel) • Hub lai làm tăng tối đa hiệu năng mạng nhờ liên kết các loại cáp nối và mô hình mạng khác nhau Các khái niệm mạng cơ bản

27. Hình 2-7 Mô hình Hub Liên lạc qua Hub Các khái niệm mạng cơ bản

28. Khe cắm (trên tường) Thanh nối Dây nối Dây nối Máy trạm Hình 2-8 Patch Panel – Hub thụ động Hub thụ động Các khái niệm mạng cơ bản

29. Switches • Cũng là điểm kết nối trung tâm trong mô hình mạng Start • Xác định địa chỉ gói tin và truyền tín hiệu đến đúng cổng ra • Cung cấp băng thông rộng cho từng máy trạm trên mạng • Quản lý nhiều liên lạc trong cùng lúc • Đắt hơn Hub • Hiệu năng cao hơn Hub • Nên chọn để sử dụng • Hình 2-2 mô phỏng hoạt động cơ bản của Switch Các khái niệm mạng cơ bản

30. Các mô hình chính • Có 4 mô hình mạng chính được kết hợp từ các mô hình mạng cơ bản • Mô hình Star mở rộng • Mesh • Star Bus • Star Ring Các khái niệm mạng cơ bản

31. Mô hình Star mở rộng • Là mô hình Star được tập hợp từ nhiều mô hình Star con • Switch hoặc hub đóng vai trò trung tâm • Các Switchs hoặc Hub ở biên kết nối đến thiết bị trung tâm • Các máy trạm và máy chủ được nối vào hubs hoặc Switch ở biên, hình 2-9 Các khái niệm mạng cơ bản

32. Máy trạm Máy trạm Máy trạm Máy trạm Máy trạm Máy trạm Máy trạm Máy trạm Hình 2-9 Mạng Star mở rộng Star mở rộng Các khái niệm mạng cơ bản

33. Mô hình Mesh (lưới) • Là mô hình hạn chế lỗi tốt nhất • Tạo nhiều kết nối đến từng thiết bị • Cấu hình nối cáp phức tạp; mọi thiết bị đều được nối đến các thiết bị khác trong mạng • Giá thành triển khai cao • Internet là một mô hình Mesh với rất nhiều đường và điểm nối. Các khái niệm mạng cơ bản

34. Mô hình Mesh Hình 2-10 Mô hình mạng Mesh điển hình Các khái niệm mạng cơ bản

35. Mô hình Star Bus • Dùng Bus làm sương sống cho mạng • Liên thông với nhau qua 2 hay nhiều hub Hình 2-11 Mô hình mạng star-bus Các khái niệm mạng cơ bản

36. Hình 2-12 Mô hình mạng Star chuẩn Mô hình Star Ring • Vật lý theo mô hình Star • Truyền dữ liệu logic theo mô hình Ring • Có thể dùng các Hub ngoài nối với các Hub trong • Mạng hoạt động bình thường ngay cả khi có một máy gặp lỗi Các khái niệm mạng cơ bản

37. Xây dựng một mô hình mạng • Đầu tiên, xác định các yêu cầu • Qua các câu hỏi: • Có bao nhiêu máy trạm? • Có bao nhiêu máy chủ? • Đơn vị có kế hoạch mở rộng không? • Các loại ứng dụng nào chạy trong mạng? Các khái niệm mạng cơ bản

38. Xây dựng một mô hình mạng (tiếp tục) • Các câu hỏi(tiếp tục): • Sử dụng mạng ngang hàng hay mạng dựa trên máy chủ? • Sai số mà các phần mềm cho phép là bao nhiêu? • Tổng chi phí cho xây dựng mạng? • An toàn mạng ra sao? • Sử dụng mạng không dây hay hữu tuyến? Các khái niệm mạng cơ bản

39. Xây dựng một mô hình mạng (tiếp theo) • Bước tiếp theo là phác thảo mô hình mạng • Xem xét bản thiết kế toà nhà • Đánh dấu vị trí các thiết bị mạng • Dùng phần mềm, như netViz, để vẽ lược đồ mạng • Thu thập để thông tin chi tiết để các kỹ thuật viên có thể khắc phục lỗi qua lược đồ mạng • Lược đồ mạng luôn luôn được cập nhật Các khái niệm mạng cơ bản

40. Lược đồ mạng đơn giản Hình 2-13 Lược đồ mạng đơn giản Các khái niệm mạng cơ bản

41. Tóm tắt chương • Mạng được xây dựng theo 3 mô hình cơ bản • Mô hình Bus dễ cài đặt nhưng khó nâng cấp mới • Mô hình Star giúp quản lý tập trung và giảm lỗi. Mạng không bị ảnh hưởng khi cáp hoặc máy tính hỏng • Star là mô hình được dùng phổ biến hiện nay Các khái niệm mạng cơ bản

42. Tóm tắt chương (tiếp) • Mô hình Ring giúp cân bằng thời gian dùng tài nguyên mạng giữa các máy tính, nhưng hiệu năng mạng giảm nhiều khi số lượng máy tăng. • Hub, thiết bị trung tâm trong mô hình Star, truyền nhận tín hiệu qua mạng • Hub tích cực phục hồi tín hiệu • Hub thụ động đơn giản là truyền tín hiệu Các khái niệm mạng cơ bản

43. Tóm tắt chương (tiếp) • Switch là thiết bị có băng thông rộng và thông minh, hiệu năng cao hơn Hub • Switches là sự lựa chọn chính trong mô hình Star tại các đơn vị sử dụng mạng • Rất hiều mô hình mạng kết hợp cho phép tăng độ chính xác và linh động – Mô hình star mở rộng được dùng phổ biến • Mô hình Mesh giúp giảm thiểu lỗi tốt nhất, tất cả các máy tính đều liên kết với tất cả các máy khác trong mạng Các khái niệm mạng cơ bản

44. Tóm tắt chương (tiếp) • Mô hình Star bus hoặc star ring là sự kết hợp của việc quản lý tập trung của mô hình Star và những ưu điểm của Bus và Ring • Mô hình mạng cần gắn liền với mạng trong thực tế cũng như cần được bảo trì, sửa chữa khi có thay đổi • Rất nhiều công cụ giúp thiết kế và bảo trì mạng Các khái niệm mạng cơ bản