Vietebooks Nguyễn Hoàng Cương
Nh÷ng kh¸i niÖm c¬ së
vÒ m¹ng m¸y tÝnh
Trang 1
Vietebooks Nguyn Hong Cng
Thái Nguyên năm 2004
Phần I. Tổng quan về mạng máy tính
I. Một số khái niệm cơ bản về mạng máy tính
1. Khái niệm về mạng máy tính.
Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính đợc nối với nhau bởi các đờng
truyền vật lý theo một kiến trúc nào đó.
Nh vậy ở đây bao gồm 2 khái niệm cần quan tâm đó là đờng truyền vật lý và
kiến trúc của một mạng máy tính.
Đờng truyền vật lý
Dùng để chuyển các tín hiệu điện tử giữa các máy tính với nhau. Các tín
hiệu điện tử này dới dạng xung nhị phân (on -off).
Hiện nay có 2 loại đờng truyền là đờng truyền hữu tuyến (cable) và đờng
truyền vô tuyến (wireless) đều đợc sử dụng trong việc kết nối mạng máy tính.
Đờng cáp hữu tuyến gồm có :
+ Cáp đồng trục (Coaxial).
+ Cáp đôi xoắn (twisted - pair cable), gồm có hai loại : có bọc kim và
không bọc kim.
+ Sợi cáp quang (fiber - optic cable).
+ Đờng vô tuyến gồm có :
+ Radio
+ Sóng cực ngắn
+ Tia hồng ngoại
Kiến trúc mạng
Kiến trúc mạng thể hiện cách nối các máy tính với nhau và tập hợp các
quy tắc, quy ớc mà tất cả các thực thể tham gia truyền thông trên mạng phải tuân
trên mạng cũng vậy, cần phải có những quy tắc nhất định (từ khuôn dạng cú
pháp, ngữ nghĩa đến các thủ tục gửi nhận dữ liệu, kiểm soát chất lợng truyền
tin ...) . Tâp hợp tất cả những quy tắc đó đợc gọi là giao thức của mạng
(Protocol). Hiện nay có nhiều loại giao thức khác nhau, tuỳ theo từng trờng hợp
mà ngời thiết kế mạng có thể chọn giao thức nào cho phù hợp.
2. Phân loại mạng máy tính.
Có nhiều cách phân loại máy tính khác nhau theo các chỉ tiêu khác nhau.
Nếu lấy khoảng cách địa lý làm chỉ tiêu phân loại thì ta có thể chia mạng máy
tính thành 4 loại : mạng cục bộ, mạng đô thị, mạng diện rộng và mạng toàn cầu.
Mạng cục bộ: (Local Area Networks viết tắt là LAN) loại mạng này cài
đặt trong phạm vi nhỏ hẹp ( ví dụ trong phạm vi một ngôi nhà) với
khoảng cách lớn nhất giữa các nút mạng chỉ trong vài chục Km trở
lại.
Mạng đô thị (Metropolitan Area Networks - MAN) là mạng đợc cài
đặt trong phạm vi một đô thị hoặc một trung tâm kinh tế xã hội có
bán kính khoảng 100 km trở lại.
Mạng diện rộng (Wide Area Networks - viết tắt là WAN) đây là loại
mạng mà phạm vi của nó có thể là một quốc gia hoặc vợt qua biên giới
quốc gia thậm chí cả lục địa.
Mạng toàn cầu (Global Area Networks - viết tắt là GAN) phạm vi trên
toàn cầu.
Chú ý rằng tính chất địa lý đôi khi cũng chỉ là tơng đối. Hiện nay với sự
phát triển của công nghệ truyền dẫn và quản trị mạng những ranh giới đó càng
mờ đi.
3. Các thiết bị thờng dùng trong mạng
3.1 Đờng truyền
Trang 4
Vietebooks Nguyn Hong Cng
3.1.1 Cáp truyền.
Cáp đồng trục
Lớp bọc kim
Lõi đồng
Vietebooks Nguyn Hong Cng
Là thiết bị có chức năng chuyển đổi tín hiệu số thành tín hiệu tơng tự và
ngợc lại, dùng để kết nối các máy tính qua đờng điện thoại. Modem cho phép
trao đổi th điện tử, truyền tệp, truyền fax. Chú ý rằng modem không thể dùng để
nối các mạng xa với nhau. Tuy nhiên nó có thể kết hợp với Router để kết nối các
mạng thông qua mạng điện thoại chuyển mạnh công cộng.
3.5 . Router ( Bộ chọn đờng)
Router là một thiết bị thông minh, nó có thể thực hiện các giải thuật chọn
đờng đi tối u cho các gói tin theo một chỉ tiêu nào đó. Router cho phép nối các
kiểu mạng khác nhau thành một liên mạng.
4. Thành phần trong mạng
Các thành phần trong mạng bao gồm máy chủ (Server) , máy trạm
(WorkStation) , và các thiết bị dùng chung trong mạng nh máy in, ổ đĩa...
Máy Server
Trong một mạng có thể có một hay nhiều máy Server, các máy này có cấu hình
mạnh thờng sử dụng để quản lý các hoạt động của mạng nh phân chia tài
nguyên mạng, trao đổi thông tin giữa các trạm...
Máy Trạm (WorkStation)
Là các máy tính cá nhân đợc nối với nhau và nối với máy chủ theo một kiến trúc
nào đó. Ngời sử dụng làm việc trên mạng thông qua các trạm này. Tại đây ngoài
các tài nguyên riêng của mình ngời dùng còn có thể sử dụng các tài nguyên
chung của mạng.
Các thiết bị dùng chung
Các thiết bị này là tài nguyên chung của mạng bao gồm máy in, máy quét
Scaner, ổ đĩa ... tại bất cứ máy trạm nào trong mạng ta cũng có thể sử dụng đợc
1 1 0 Netid Hostid
0 1 7 8 15 16 23 24 31
1 1 1 0 Multicast address
0 1 7 8 15 16 23 24 31
1 0 Netid Hostid
0 1 7 8 15 16 23 24 31
0 N etid Hostid
Lớp A
Lớp B
Lớp C
Lớp D
Vietebooks Nguyn Hong Cng
Ví dụ
128.3.2.3 Lớp B (Netid = 128.3; hostid = 2.3 )
6. Khái niệm vùng (Domain)
Trong một mạng lớn, có nhiều ngời sử dụng, để tiện lợi cho việc quản lý
ngời ta chia làm nhiều vùng (Domain), mỗi một vùng có một tên riêng (Domain
name) , trong mỗi vùng này có một danh sách các ngời dùng (User), cách tổ
chức này cũng gần tơng tự nh ta phân chia quản lý theo kiểu một cơ quan có
nhiều phòng ban, mỗi phòng lại có nhiều nhân viên vậy.
Việc định danh danh vùng, thêm bớt các User của mỗi vùng do ngời quản
trị mạng thực hiện.
Trang 8
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1
Vietebooks Nguyễn Hồng Cương
PHẦN II. THIẾT BỊ MẠNG VÀ GIAO THỨC MẠNG
Chương 1. THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG MẠNG MÁY TÍNH
I. CARD GIAO TIẾP MẠNG ( NETWORK INTERFACE CARD)
Các bộ phận giao tiếp có thể được thiết kế ngay trong bảng mạch
chính (mainboard) của máy tính hoặc ở dạng tấm giao tiếp mạng gọi là card
• HUB THÔNG MINH : đây là hub chủ động nhưng có thêm chức
năng quản trò hub: nhiều hub hiệân nay đã hỗ trợ các giao thức quản
trò mạng cho phép hub gửi các gói tin về trạm điều khiển mạng
trung tâm. Nó cũng cho phép mạng trung tâm quản lý hub, chẳng
hạn ra lệnh cho hub huỷ bỏ một liên kết đang gây rối cho mạng.
• HUB CHUYỂN MẠCH : đây là loại hub mới nhất bao gồm các
mạch cho phép chọn đường rất nhanh cho các tín hiệu giữa các cổng
trên hub. Thay vì chuyển tiếp một gói tin tới tất cả các cổng của
hub, một hub chuyển mạch chỉ chuyển tiếp các gói tin tới cổng nối
với trạm đích của gói tin. Nhiều hub chuyển mạch có khả năng
chuyển mạch các gói tin theo con đường nhanh nhất. Do tính ưu việt
nhiều mạng của hub chuyển mạch nên nó đang dần dần thay thế cầu
nói và bộ đònh tuyến trên nhiều mạng.
III. BỘ LẶP (REPEATER)
Bộ lặp (repeater) là một thiêt bò nối hai đầu đoạn cáp với nhau khi cần
mở rộng mạng. Nó được dùng khi độ dài tổng cộng của cáp vượt quá độ dài
cực đại cho phép. Bộ lặp chỉ dùng với các mạng Ethrnet nối với cáp đồn trục,
còn ở mạng dùng cáp UTP thì chính hub cũng là một bộ lặp.
Trang 10
Vietebooks Nguyễn Hồng Cương
IV. CẦU NỐI (BRIDGE)
Cầu nối (Bridge) là một thiết bò làm việc ở lớp liên kết dữ liệu ( Data
link layer) của mô hình OSI. Nó là một thiết bò dùng để nối hai mạng sao cho
chúng hoạt động như một mạng. Cầu nối có thể chuyển đi các tín hiệu có
đích ở phần mạng phía bên kia. Cầu nối làm được điều đó vì mỗi thiết bò
mạng đều có một đòa chỉ duy nhất và đòa chỉ đích đươc đặt trong tiêu đề của
mỗi gói tin được truyền. Giả sử có hai mạng LAN A và LAN B
Ta có mô hình sau :
Trang 11
+ Phiên dòch khung, chuyển đổi hai khuôn dạng dữ liệu khác
nhau giữa hai mạng.
+ Bóc gói khung: thêm vào phần tiêu đề cho mỗi gói khi đi
qua mỗi lớp.
+ Phương thức đònh tuyến : cầu nối loại này có khả năng tự
độâng thay đổi bảng đònh tuyến có thể lựa chọn đường đi tới
đích của dữ liệu được tôt nhất.
V. BỘ ĐỊNH TUYẾN (ROUTER) :
Trang 12
Vietebooks Nguyễn Hồng Cương
Bộ đònh tuyến là một thiết bò thông minh hơn hẳn cầu nối vì nó còn có
thể thực hiện các giải thuật các đường đi tối ưu ( theo chỉ tiêu nào đó). Nói
cách khác, bộ đònh tuyến tương tự như một cầu nối “ siêu thông minh” cho
các mạng thực sự lớn.
Cầu nối chứa đòa chỉ của tất cả các máy tính gửi hai bên cầu và có thể
gửi các thông điệp theo đúng đòa chỉ. Nhưng các bộ đònh tuyến còn biết
nhiều hơn phạm vi trong mạng, một bộ đònh tuyến không những chỉ biết các
đòa chỉ của tất cả các máy tính mà còn biết các cầu nối và các bộ đònh tuyến
khác ở trên mạng và có thể quyết đònh lộ trình có hiệu quả nhất cho mỗi
thông điệp.
Các bộ đònh tuyến cũng được dùng để nối các mạng cách xa nhau về
mặt đòa lý qua các bộ điều chế modem mà không thể thực hiện điều này
bằng cầu nối.
Về mặt kỹ thuật phân biệt giữa cầu nối và bộ đònh tuyến: cấu nối hoạt
động ở lớp điều khiển truy cập môi trường MAC (Media Access Control)
hay lớp liên kết dữ liệu. Trong khi đó bộ đònh tuyến hoạt động ớ lớp mạng.
Như vậy, cầu nối có chức năng tương ứng với hai lớp thấp ( lớp vật lý,
lớp liên kết dữ liệu) của mô hình OSI, trong khi các bộ đònh tuyến hoạt động
ở lớp mạng của mô hình OSI. Bộ đònh tuyến cho phép nối các kiểu mạng
khác nhau thành liên mạng. Chức năng của bộ đònh tuyến đòi hỏi phải hiểu
hai chuẩn sau :
Chuẩn A theo thứ tự sau :
Trắng cam, cam, trắng xanh lá, xanh dương, trắng xanh dương,xanh
lá, trắng nâu, nâu
Chuẩn B theo thứ tự sau :
Trắng xanh lá, xanh lá, trắng cam, xanh dương, trắng xanh dương,
cam, trắng nâu, nâu
• Nếu nối giữa Hub với Hub hoặc giữa máy tính với máy tính. Một
đầu của đầu cáp ta sử dụng chuẩn A để nối,đầu còn lại ta dùng chuẩn
B.
• Nếu nối giữa máy với Hub, ta sử dụng chuẩn B cho mỗi đầu cáp.
chuẩn A chuẩn B
Hình chuẩn bò bấm cáp :
Hình cáp đã được bấm :
Trang 15
Vietebooks Nguyễn Hoàng Cương
Trang 16
Vietebooks Nguyễn Hồng Cương
Chương 2. IP- GIAO THỨC MẠNG
Mỗi máy tính khi kết nối vào Internet đều có một đòa chỉ duy nhất, đó
chính là đòa chỉ IP. Đòa chỉ này dung để phân biệt máy tính đó với các máy
tính khác trên mạng Internet.
Vậy đòa chỉ IP là gì : đòa chỉ IP là một số nguyên 32 bit được chia thành
4 byte ngăn cách bởi dấu chấm, mỗi byte có giá trò từ 0->255. Mỗi đòa chỉ IP
gồm hai phần là đòa chỉ mạng (Network) và đòa chỉ máy (Host).
Ví dụ 1: 45.10.0.1 ( đòa chỉ mạng là 45,đòa chỉ máy là 10.0.1)
Ví dụ 2: 168.10.45.12 (đòa chỉ mạng là 168.10, đòa chỉ máy là 45.12)
I. CÁC LỚP ĐỊA CHỈ IP:
Chúng ta có thể dựa vào các bit hoặc các byte đầu tiên để xác đònh
lớp của IP một cách nhanh chóng.
Ví dụ IP là : 128.7.15.1
Ta có bảng sau:
Hệ nhò phân
10000000
00000111 00001111 00000001
Hệ thập phân 128 7 15 1
Ta thấy hai bit của byte đầu tiên là 10 => IP thuộc lớp B
Hoặc ta có thể nhận được qua byte đầu tiên của đòa chỉ IP
Ta có bảng sau :
Lớp
Byte đầu tiên của đòa chỉ
IP
A 1-126
B 128-191
C 192-223
D 224-239
E 240-254
Loopback 127
II. SUBNET (MẠNG CON)
Trang 18
Vietebooks Nguyễn Hồng Cương
Để cấp phát đòa chỉ IP cho các mạng khác nhau một cách hiệu quả và dễ
quản lý, nhà quản trò thường phân chia mạng của họ thành nhiều mạng nhỏ
hơn gọi là Subnet. Subnet sẽ vay mượn một số bit của host để làm Subnet
mask (mặt nạ mạng).
Chú ý:
+ Subnet mask có tất cả các bit network và subnet bằng 1, các bit host
đều bằng 0.
sẽ cung cấp cho máy A một đòa chỉ IP chẳng hạn 203.162.30.209, và nếu lần
sau máy tính A kết nối vào Internet thì DHCP server của nhà cung cấp dòch
vụ internet sẽ cung cấp cho máy tính A một đòa chỉ IP mới, chẳng hạn:
230.162.30.168. Như vậy, đòa chỉ IP của máy tính A là đòa chỉ IP động.
IV. CẤU TẠO ĐỊA CHỈ IP BẰNG TÊN
Để tạo sự dễ dàng cho người sử dụng, người ta đã đặt ra đòa chỉ IP
bằng tên. Đòa chỉ bằng tên này được tạo ra sao cho dễ nhớ, rõ ràng và giúp
người sử dụng có khái niệm sở hữu và vò trí của đòa chỉ đó. Thông thường
đòa chỉ bằng tên được cấu tạo như sau : aaa.bbb.ccc
aaa có thể tên của một máy tính hay tên của một ngành, một nhóm.
bbb là tên của một tổ chức, một trường học, một hội đoàn . . . và ccc tương
trưng cho hội, vùng, quốc gia. . . Tóm lại, đòa chỉ IP bằng tên cho ta biết
được phần nào về nơi chốn, khu vùng của máy tính. . .
Thí dụ đòa chỉ sau: dhcongnghiep.thainguyen.edu
Từ phải sang trái : edu là hệ thống giáo dục, dhthainguyen là tên
trường vung, dhcongnghiep là một trường thành viên của Đại học Thái
Nguyên.
Phần cuối của đòa chỉ có thể người ta cho biết phần nào các đòa chỉ ở
đâu hoặc thuộc về chính quyền, tổ chức nào . . .
EDU : hệ thống các trường đại học
COM : hãng xưởng, thương mại.
GOV : cơ quan chính quyền.
MIL : quân đội.
NET : những trung tâm lớn cung cấp dòch vụ Internet.
Trang 20
Vietebooks Nguyễn Hồng Cương
Chương 3. PROTOCOL-GIAO THỨC
I. PROTOCOL ( GIAO THỨC ) LÀ GÌ :
Việc trao đổi thông tin dù là đơn giản nhất cũng phải tuân theo những
nguyên tắc nhất đònh. Đơn giản như hai người nói chuyện với nhau, muốn
vào.
- Sao chép dữ liệu từ gói vào bộ nhớ đệm để tái lắp ghép.
- Chuyển dữ liệu đã tái lắp ghép vào chương trình ứng dụng dưới
dạng sử dụng được.
Cả máy tính gửi và máy tính nhận cần thực hiện từng bước theo cùng
một cách để dữ liệu lúc nhận lúc gửi sẽ không thay đổi so với lúc gửi.
Chẳng hạn, hai giao thức có thể chia thành nhiều gói và bổ sung thêm
các thông tin thứ tự, thông tin thời lượng và thông tin kiểm lỗi, tuy nhiên mỗi
giao thức lại thực hiện việc này theo cách khác nhau. Do đó, máy tính dùng
giao thức này sẽ không thể giao tiếp thành công với máy tính dùng giao thức
khác.
III. MỘT SỐ GIAO THỨC THÔNG DỤNG
IPX (Internetworking Packet eXchange : trao đổi gói dữ liệu mạng):
Là nghi thức của mạng Netware, IPX giống IP là không cần quan tâm
đến cấu hình mạng của hệ thống cũng như việc phân tuyến dữ liệu giữa hai
đặc điểm truyền và nhận như thế nào.
Tuy nhiên khác với IP, IPX có thể tự cấu hình. Nó có thể tạo các đòa chỉ
mạng từ sự kết hợp giữa đòa chỉ mạng được tạo ra bởi nhà quản trò mạng với
đòa chỉ card mạng ở lớp MAC. Tính năng này làm cho việc thiệt lập mạng trở
nên đơn giản; vì khi mạng được kết nối về mặt vật lý, IPX có thể tự động cấu
hình và phân tuyến dữ liệu rất nhanh, nhà quản trò mạng không cần tạo ra
một đòa chỉ mạng riêng biệt cho mỗi máy tính.
Trang 22
Vietebooks Nguyễn Hồng Cương
Một ưu điểm khác nữa là gói dữ liệu của IPX rất giống gói dữ liệu của
IP nên chúng ta có thể chuyển đổi các gói dữ liệu của IPX sang IP để phân
tuyến trên internet. Đây là cách hữu hiệu nhất để kết nối người dùng với
internet mà không phải cấu hình TCP/IP lại cho từng máy. Tuy nhiên điều
bất lợi là tính tương thích với internet không hoàn hảo và phải mất một
khoảng thời gian để chuyển đổi từ IPX sang IP cho các gói dữ liệu. Nhưng
Nếu có một giải pháp nào được gọi là tổng quan cho thế giới mạng thì
đó chính là TCP/IP. TCP/IP gồm tập hợp một bộ nghi thức được xây dựng và
công nhận bởi các tổ chức Quốc Tế.
TCP/IP là một nghi thức hoạt động mà không quan tâm đến sự phân
tuyến giữa các gói dữ liệu trên mạng giữa máy tính gửi và máy tính nhận, đó
là lý do tại sao TCP/IP được sử dụng nhiều trên Internet. TCP/IP có thể hoạt
động trên nhiều mạng có nền (phần cứng) hệ thống khác nhau và cung cấp
một cách thức cấu hình đòa chỉ mạng khá hiệu quả.
IP cóù hai khuyết điểm là: tính phức tạp và số lượng đòa chỉ mạng dự trữ
ngày đang cạn dần. Tuy nhiên, IP version 6 ( IP v.6) đã giải quyết được vấn
đề này và đang được chấp nhận.
Mặc dù phưc tạp nhưng TCP/TP tỏ ra rất hiệu quả cho phép kết nối
nhiều kiểu máy tính khác nhau chạy trên các hệ điều hành khác nhau thành
một hệ thống mạng duy nhất dễ kiểm soát về cấu hình.
TCP/IP HOẠT ĐỘNG NHƯ THẾ NÀO ? Internet là mạng chuyển mạch
bó, nghóa là khi chúng gửi thông tin qua internet từ máy tính của mình đến
máy tính khác thì dữ liệu được chia thành bó nhỏ. Chuỗi các bộ phận chuyển
mạch được gọi là bộ hành trình gửi từng bó qua internet một cách riêng lẻ.
Sau khi tất cả các bó được gửi tới máy tính nhận, chúng phải được kết hợp trở
lại về dạng ban đầu. Hai nghi thức thực hiện việc phân chia dữ liệu thành các
bó, chuyển tải các bó qua internet và kết hợp các bó nơi nhận đó là TCP/IP.
Vì nhiều lý do kể cả giới hạn phần cứng, dữ liệu được gửi thông qua
internet phải được chia thành các bó nhỏ không quá 1500 ký tự. Mỗi bó đều
chứa tiêu đề của thông tin, chẳng hạn thứ tự của các bó sẽ được tổ hợp với
các bó có liên quan. Khi TCP tạo ra từng bó, nó sẽ tính toán và cộng số kiểm
tra vào tiêu đề là số mà TCP sử dụng ở đầu nhận sẽ xác đònh các lỗi sai có
Trang 24
Vietebooks Nguyễn Hồng Cương
thểnảy sinh trong quá trình truyền dẫn bó dữ liệu. Số này dựa trên số lượng
dữ liệu chính xác trong đó.
Copyright: Tài liệu đại học ©