Mạng Lan và thiết kế mạng LAN
Trong chơng này giới thiệu về mạng LAN và thiết kế mạng LAN. Qua đó trình
bày các kiến thức cơ bản về cấu trúc Tôpô của mạng cục bộ, phơng thức truy cập đ-
ờng truyền, các thiết bị dùng để kết nối mạng LAN và các bớc thiết kế mạng LAN.
Đồng thời cũng trình bày các kiến thức về mạng Ethernet và cách cài đặt mạng
Ethernet là một trong những mạng phổ biến nhất trong mô hình mạng LAN.
3.1. Kiến thức cơ bản về mạng LAN
3.1.1 Cấu trúc tôpô của mạng cục bộ
Cấu trúc tôpô (Network Topology) của LAN là kiến trúc hình học thể hiện cách bố
trí các đờng cáp, xắp xếp các máy tính để kết nối thành mạng hoàn chỉnh... Hầu hết các
mạng LAN ngày nay đều đợc thiết kế để hoạt động dựa trên một cấu trúc mạng định trớc.
Điển hình và sử dụng nhiều nhất là cấu trúc: dạng sao, dạng tuyến tính, dạng vòng cùng
với những cấu trúc kết hợp của chúng.
3.1.1.1 Mạng dạng sao (Star Topology)
Mạng sao bao gồm một bộ kết nối trung tâm và các nút, các nút này là các trạm
đầu cuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng. Bộ kết nối trung tâm của mạng điều
phối mọi hoạt động trong mạng (hình 2).
Hình 3.1: Cấu trúc mạng sao

Mạng dạng sao cho phép nối các máy tính vào một bộ tập trung bằng cáp, giải
pháp này cho phép nối trực tiếp máy tính với bộ tập trung không cần thông qua trục Bus,
nên tránh đợc các yếu tố gây ngng trệ mạng.
Mô hình kết nối dạng sao này đã trở lên hết sức phổ biến, với việc sử dụng các bộ
tập trung hoặc chuyển mạch, cấu trúc sao có thể đợc mở rộng bằng cách tổ chức nhiều
mức phân cấp, do đó dễ dàng trong việc quản lý và vận hành.
Ưu điểm:
- Hoạt động theo nguyên lý nối song song nên nếu có một thiết bị nào đó ở một
nút thông tin bị hỏng thì mạng vẫn hoạt động bình thờng.
- Cấu trúc mạng đơn giản và các giải thuật toán ổn định
- Mạng có thể dễ dạng mở rộng hoặc thu hẹp.
- Dễ dàng kiểm soát nỗi, khắc phục sự cố. Đặc biệt do sử dụng kêt nối điểm - điểm

hơn so với hai kiểu trên.
- Mỗi trạm có thể đạt đợc tốc độ tối đa khi truy nhập.
Nhợc điểm: Đờng dây phải khép kín, nếu bị ngắt ở một nơi nào đó thì toàn bộ hệ
thống cũng bị ngừng.
Hình 3.3: Cấu hình mạng vòng
3.1.1.4 Mạng dạng kết hợp
Là mạng kết hợp dạng sao và tuyến (Star/Bus Topology): Cấu hình mạng dạng này
có bộ phận tách tín hiệu (Spitter) giữ vai trò thiết bị trung tâm, hệ thống dây cáp mạng có
thể chọn hoặc Ring Topology hoặc Linear Bus Topology. Ưu điểm của cấu hình này là
mạng có thể gồm nhiều nhóm làm việc ở cách xa nhau, ARCNET là mạng dạng kết hợp
Star/Bus Topology. Cấu hình dạng này đa lại sự uyển chuyển trong việc bố trí đờng dây t-
ơng thích dễ dàng đối với bất kỳ toà nhà nào. Kết hợp cấu hình sao và vòng (Start/Ring
Topology). Cấu hình dạng kết hợp Start/Ring Topology, có một thẻ bài liên lạc đợc chuyển
vòng quanh một cái bộ tập trung.
3.1.2. Các phơng thức truy cập đờng truyền
Trong mạng cục bộ, tất cả các trạm kết nối trực tiếp vào đờng truyền chung. Vì vậy
tín hiệu từ một trạm đa lên đờng truyền sẽ đợc các trạm khác nghe thấy. Một vấn đề
khác là, nếu nhiều trạm cùng gửi tín hiệu lên đờng truyền đồng thời thì tín hiệu sẽ chồng
lên nhau và bị hỏng. Vì vậy cần phải có một phơng pháp tổ chức chia sẻ đờng truyền để
việc truyền thông đợc đúng đắn.
Có hai phơng pháp chia sẻ đờng truyền chung thờng đợc dùng trong các mạng cục
bộ:
- Truy nhập đờng truyền một cách ngẫu nhiên, theo yêu cầu. Đơng nhiên phải có
tính đến việc sử dụng luân phiên và nếu trong trờng hợp do có nhiều trạm cùng truyền tin
dẫn đến tín hiệu bị trùm lên nhau thì phải truyền lại.
- Có cơ chế trọng tài để cấp quyền truy nhập đờng truyền sao cho không xảy ra
xung đột.

năng xung đột lẫn thời gian "chết" của đờng truyền.
Xẩy ra xung đột thờng là do độ trễ truyền dẫn, mấu chốt của vấn đề là: Các
trạm chỉ "nghe" trớc khi truyền dữ liệu mà không "nghe" trong khi truyền, cho nên
thực tế có xung đột thế nhng các trạm không biết do đó vẫn truyền dữ liệu.
Để có thể phát hiện xung đột, CSMA/CD đã bổ xung thêm các quy tắc sau
đây:
- Khi một trạm truyền dữ liệu, nó vẫn tiếp tục "nghe" đờng truyền. Nếu phát
hiện xung đột thì nó ngừng ngay việc truyền, nhờ đó mà tiết kiệm đợc thời gian và
giải thông, nhng nó vẫn tiếp tục gửi tín hiệu thêm một thời gian nữa để đảm bảo rằng
tất cả các trạm trên mạng đều "nghe" đợc sự kiện này.(nh vậy phải tiếp tục nghe đờng
truyền trong khi truyền để phát hiện đụng độ (Listening While Talking).
- Sau đó trạm sẽ chờ trong một khoảng thời gian ngẫu nhiên nào đó rồi thử
truyền lại theo quy tắc CSMA.
Giao thức này gọi là CSMA có phát hiện xung đột (Carrier Sense Multiple Access
with Collision Detection viết tắt là CSMA/CD), dùng rộng rãi trong
LAN và MAN.
3.1.2.2. Phơng pháp Token Bus
Nguyên lý chung của phơng pháp này là để cấp phát quyền truy nhập đờng truyền
cho các trạm đang có nhu cầu truyền dữ liệu, một thẻ bài đợc lu chuyển trên một vòng
Logic đợc thiết lập bởi các trạm đó. Khi một trạm nhận đợc thẻ bài thì sẽ đợc phép sử
dụng đờng truyền trong một thời gian nhất định. Trong khoảng thời gian đó nó có thể
truyền một hay nhiều đơn vị dữ liệu.
Khi đã truyền xong dữ liệu hoặc thời gian đã hết thì trạm đó phải chuyển thẻ bài
cho trạm tiếp theo. Nh vậy, công việc đầu tiên là thiết lập vòng Logic (hay còn gọi là vòng
ảo) bao gồm các trạm đang có nhu cầu truyền dữ liệu đợc xác định vị trí theo một chuỗi
thứ tự mà trạm cuối cuối cùng của chuỗi sẽ tiếp liền sau bởi trạm đầu tiên. Mỗi trạm sẽ
biết địa chỉ của trạm liền trớc và kề sau nó.
Thứ tự của các trạm trên vòng Logic có thể độc lập với thứ tự vật lý. Các trạm
không hoặc cha có nhu cầu truyền dữ liệu không đợc vào trong vòng Logic.
A

thẻ bài trở về trạm nguồn. Trạm nguồn sẽ xoá bỏ dữ liệu đổi bit trạng thái thành "rỗi" và
cho lu chuyển thẻ trên vòng để các trạm khác có nhu cầu truyền dữ liệu đợc phép truyền.
D
A
B
C
Hình 3.5: Thẻ bài trong mạng Ring
Sự quay trở lại trạm nguồn của dữ liệu và thẻ bài nhằm tạo khả năng báo nhận tự
nhiên: trạm đích có thể gửi vào đơn vị dữ liệu (phần Header) các thông tin về kết quả tiếp
nhận dữ liệu của mình. Chẳng hạn các thông tin đó có thể là: trạm đích không tồn tại hoặc
không hoạt động, trạm đích tồn tại nhng dữ liệu không đợc sao chép, dữ liệu đã đợc tiếp
nhận, có lỗi ...
Trong phơng pháp này cần giả quyết hai vấn đề có thể dẫn đến phá vỡ hệ thống đó
là mất thẻ bài và thẻ bài "bận" lu chuyển không dừng trên vòng. Có nhiều phơng pháp giải
quyết các vấn đề trên, dới đây là một phơng pháp đợc khuyến nghị:
Đối với vấn đề mất thẻ bài có thể quy định trớc một trạm điều khiển chủ động.
Trạm này sẽ theo dõi, phát hiện tình trạng mất thẻ bài bằng cách dùng cơ chế ngỡng thời
gian (Time - Out) và phục hồi bằng cách phát đi một thẻ bài "rỗi" mới.
Đới với vấn đề thẻ bài bận lu chuyển không dừng, trạm điều khiển sử dụng một bit
trên thẻ bài để đánh dấu khi gặp một thẻ bài "bận" đi qua nó. Nếu nó gặp lại thẻ bài bạn
với bit đã đánh dấu đó có nghĩa là trạm nguồn đã không nhận lại đợc đơn vị dữ liệu của
mình do đó thẻ bài "bận" cứ quay vòng mãi. Lúc đó trạm điều khiển sẽ chủ động đổi bit
trạng thái "bận" thành "rỗi" và cho thẻ bài chuyển tiếp trên vòng. Trong phơng pháp này
các trạm còn lại trên mạng sẽ đóng vai trò bị động, chúng theo dõi phát hiện tình trạng sự
cố trên trạm chủ động và thay thế trạm chủ động nếu cần.
3.1.2.4. Phơng thức FDDI
FDDI là kỹ thuật dùng trong các mạng cấu trúc vòng, di chuyển thẻ bài tốc độ cao
bằng phơng tiện cáp sợi quang.
FDDI sử dụng hệ thống chuyển thẻ bài trong cơ chế vòng kép. Lu thông trên mạng
FDDI bao gồm hai luồng giống nhau theo hai hớng ngợc nhau.

từ nên còn gọi là lớp bọc kim). Giữa 2 dây dẫn trên có 1 lớp cách ly, và bên ngoài cùng là
lớp vỏ Plastic để bảo vệ cáp.
Cáp đồng trục có độ suy hao ít hơn so với các loại cáp đồng khác (nh cáp xoắn đôi) do ít
bị ảnh hởng của môi trờng. Các mạng cục bộ sử dụng cáp đồng trục có thể có kích thớc
trong phạm vi vài ngàn mét, cáp đồng trục đợc sử dụng nhiều trong các mạng dạng đờng
thẳng.
Hai loại cáp thờng đợc sử dụng là cáp đồng trục mỏng và cáp đồng trục dày. Đờng
kính cáp đồng trục mỏng là 0,25 Inch và dày là 0,5 Inch. Cả hai loại cáp đều làm việc ở
cùng tốc độ nhng cáp đồng trục mỏng có độ hao suy tín hiệu lớn hơn.
Hiện nay có cáp đồng trục sau:
- RG -58, 50 ôm: Dùng cho mạng Ethernet
- RG - 59, 75 ôm: Dùng cho truyền hình cáp
Các mạng cục bộ sử dụng cáp đồng trục có dải thông từ 2,5 - 10Mbps, cáp đồng
trục có độ suy hao ít hơn so với các loại cáp đồng khác vì nó có lớp vỏ bọc bên ngoài, độ
dài thông thờng của một đoạn cáp nối trong mạng là 200 m, thờng sử dụng cho dạng Bus.
3.1.3.3. Cáp sợi quang
Cáp sợi quang bao gồm một dây dẫn trung tâm (là một hoặc một bó sợi thuỷ tinh
có thể truyền dẫn tín hiệu quang) đợc bọc một lớp vỏ bọc có tác dụng phản xạ các tín hiệu
trở lại để giảm sự mất mát tín hiệu. Bên ngoài cùng là lớp vở Plastic để bảo vệ cáp. Cáp
sợi quang không truyền dẫn đợc các tin hiệu điện mà chỉ truyền các tín hiệu quang và khi
nhận chúng sẽ lại chuyển đổi trở lại thành các tín hiệu điện. Cáp quang có đờng kính từ
8.3-100 micron, do đờng kính lõi thuỷ tinh có kích thớc rất nhỏ nên rất khó khăn cho việc
đấu nối, nó cần công nghệ đặc biết với kĩ thuật cao và chi phí cao.
Dải thông của cáp quang có thể lên tới hàng Gbps và cho phép khoảng cách đi cáp
khá xa do độ suy hao tín hiệu trên cáp rất thấp. Ngoài ra vì cáp sợi quang không dùng tín
hiệu điện từ để truyền dữ liệu nên nó hoàn toàn không bị ảnh hởng của nhiễu điện từ và
tín hiệu truyền không bị phát hiện và thu trộn bằng các thiết bị điện tử của ngời khác.
Nhợc điểm của cáp quang là khó lắp đặt và giá thanh cao, nhng nhìn chung cáp
quang thích hợp cho mọi mạng hiện nay và sau này.
Các loại cáp Cáp xoắn

Chống nhiễu Tốt Tốt Tốt Tốt
Bảo mật Trung bình Trung bình Trung bình Hoàn toàn
Độ tin cậy Tốt Trung bình Khó Khó
Khắc phục lỗi Tốt Không tốt Không tốt Tốt
Quản lý Dễ dàng Khó Khó Trung bình
Chi phí cho
một trạm
Rất thấp Thấp Trung bình Cao
3.1.4. Các thiết bị dùng để nối mạng LAN
3.1.4.1. Hub - Bộ tập trung
Hub là 1 trong những yếu tố quan trọng nhất của LAN, đây là điểm kết nối dây trung
tâm của mạng, tất cả các trạm trên mạng LAN đợc kết nối thông qua Hub. Hub thờng đợc
dùng để nối mạng, thông qua những đầu cắm của nó ngời ta liên kết với các máy tính dới dạng
hình sao.
Một Hub thông thờng có nhiều cổng nối với ngời sử dụng để gắn máy tính và các
thiết bị ngoại vi. Mỗi cổng hỗ trợ 1 bộ kết nối dùng cặp dây xoắn 10BASET từ mỗi trạm
của mạng.
Khi tín hiệu đợc truyền từ một trạm tới Hub, nó đợc lặp lại trên khắp các cổng khác của
Hub. Các Hub thông minh có thể định dạng, kiểm tra, cho phép hoặc không cho phép bởi
ngời điều hành mạng từ trung tâm quản lý Hub.
Nếu phân loại theo phần cứng thì có 3 loại Hub:
- Hub đơn (Stand Alone Hub).
- Hub modul (Modular Hub) Rất phổ biến cho các hệ thống mạng vì nó có thể dễ dàng
mở rộng và luôn có chức năng quản lý, modular có từ 4 tới 14 khe cắm, có thể lắp thêm các
Modul Ethernet 10BASET.
- Hub phân tầng (Stackable Hub) là lý tởng cho những cơ quan muốn đầu t tối
thiểu ban đầu nhng lại có kế hoạch phát triển sau này.
Phân loại theo khả năng ta có 2 loại:
- Hub bị động (Passive Hub): Hub bị động không chứa các linh kiện điện tử và
cũng không sử lý các tín hiệu dữ liệu, nó có chức năng duy nhất là tổ hợp tín hiệu từ 1 số

Khi đọc địa chỉ nơi gửi Bridge kiểm tra xem trong bảng địa chỉ của phần mạng nhận đ-
ợc gói tin có địa chỉ đó hay không, nếu có thì Bridge sẽ cho rằng đó là gói tin nội bộ thuộc
phần mạng mà gói tin đến nên không chuyển gói tin đó đi, nếu ngợc lại thì Bridge mới chuyển
sang phải bên kia.
Datalink
Physic
Physic
Datalink
Application
Session
Presentation
Transport
Network
Physic
Datalink
Application
Session
Presentation
Transport
Network
Physic
Datalink
Hình 3.8: Hoạt động của Bridge trong mô hình OSI
Để tránh một Bridge ngời ta đa ra 2 khái niệm lọc và vận chuyển.
- Quá trình sử lý mỗi gói tin đợc gọi là quá trình lọc thể hiện trực tiếp khả năng
hoạt động của Bridge.
- Tốc độ chuyển vận đợc thể hiện số gói tin trên giây trong đó thể hiện khả năng
của Bridge chuyển các gói tin từ mạng này sang mạng khác.
Hiện nay có 2 loại Bridge đang đợc sử dụng là Bridge vận chuyển và Bridge biên
dịch. Bridge vận chuyển dùng để nối 2 mạng cục bộ cùng sử dụng 1 giao thức truyền