Mạng máy tính - Chương 2: Căn bản trong thiết kế mạng

Chương 2:Căn bản trong thiết kế mạngCác khái niệm mạng cơ bản*Mục tiêu của bài họcThiết kế một mạngHiểu về các cấu trúc của mạngTìm hiểu cách dùng Hub trong mạngTìm hiểu cách dùng switches trong mạngMô tả các cấu trúc mạng chuẩnLựa chọn mô hình mạng tốt nhấtXây dựng một mô hình mạngCác khái niệm mạng cơ bản*Thiết kế mạngThiết kế mạng bao gồm:Phân tích yêu cầuLựa chọn cấu trúc mạngLựa chọn thiết bị mạng phù hợpCác khái niệm mạng cơ bản*Thiết kế một mô hình mạngTopology là một khái niệm chỉ một mô hình vật lý gồm: máy tính, cáp, và các thiết bị khácXác định cách thức các thiết bị được nối với nhauThiết kế mạng thường được mô tả bởi các từ: topology, mô hình, lược đồ, sơ đồCác khái niệm mạng cơ bản*Thiết kế một mô hình mạng (tiếp)Cấu trúc vật lý chỉ cách bố trí các dây cáp nốiCấu trúc logic chỉ cách truyền dữ liệu trong mạngMạng sử dụng một cấu vật lý nhưng có nhiều cấu trúc logicCác khái niệm mạng cơ bản*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 mạngXem 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 laiCác khái niệm mạng cơ bản*Các cấu trúc chuẩnCó 3 cấu trúc chuẩn được dùng ngày nay: Bus gồm nhiều máy nối với nhau qua một đoạn cáp đơnStar sử dụng hub hoặc thiết bị làm trung tâm để liên kết các máy tínhRing các máy tính được nối thành một vòng tròn khép kínCác khái niệm mạng cơ bản*BusCấu trúc đơn giản nhấtCác thành phần được nối với nhau qua một đoạn dây cápXem hình 2-1Nhược điểm cơ bản: khi cáp nối hỏng thì dẫn đến mạng ngừng hoạt độngCác khái niệm mạng cơ bản*Mô hình mạng BusHình 2-1 Mô hình mạng BusCác khái niệm mạng cơ bản*Truyền tín hiệuCác 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 cápChỉ máy tính nhận mới được truy cập các gói tin nàyCác khái niệm mạng cơ bản*Liên lạc trong BusTrong cấu trúc Bus, tại một thời điểm chỉ một máy được truyền tinHiệu năng giảm khi có càng nhiều máy tính tham giaCác khái niệm mạng cơ bản*Liên lạc trong Bus (tiếp theo)Cấu trúc thụ độngCác 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 lỗiCấu trúc tích cực, các máy tính tái tạo lại tín hiệu; và chuyển dữ liệu trong mạngCác khái niệm mạng cơ bản*Tín hiệu BounceLà 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 BusXem hình 2-2Terminator là thiết bị gắn tại 2 điểm kết thúc trên Bus để thực hiện nhiệm vụ nàyXem hình 2-3Các khái niệm mạng cơ bản*Tín hiệu BounceHình 2-2 Tín hiệu Bounce trên mạng không có điểm kết thúcCác khái niệm mạng cơ bản*Mạng Bus với Terminator Hình 2-3 Mạng Bus có điểm kết thúcCác khái niệm mạng cơ bản*Cáp lỗiCáp bị đứt tương đương với Bus không có điểm kết thúcKhông có điểm kết thúc, xuất hiện tín hiệu bounce và mạng ngừng hoạt độngXem hình 2-4Các khái niệm mạng cơ bản*Cáp đứtHình 2-4 Cáp bị đứt và tín hiệu BounceCác khái niệm mạng cơ bản*Mở rộng mạng busDễ 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 hiệuBộ lặp Repeater giúp phục hồi tín hiệu trên đường truyềnNhưng không sửa lỗiCấu 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 lýCác khái niệm mạng cơ bản*Mô hình StarLà mô hình mạng phổ biết nhất hiện nayXem hình 2-5Các máy tính được nối đến hub trung tâm, Hub sẽ nhận nhận và truyền tín hiệu đến các thiết bị khácDữ liệu chỉ truyền đến máy tính nhậnCác khái niệm mạng cơ bản*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 mạngDễ khắc phụCác khái niệm mạng cơ bản*Mô hình mạng Star Hình 2-5 Mô hình mạng Star điển hìnhCác khái niệm mạng cơ bản* Mô hình RingCác máy tính nối theo một vòng tròn khép kín và không có điểm kết thúcTín hiệu truyền theo một chiều đã quy định Mỗi máy tính sẽ nhận tín hiệu rồi chuyển tiếpXem hình 2-6Thẻ bài điện tử token được truyền theo vòng tròn. Chỉ máy tính nào có thẻ bài mới được truyền dữ liệuThẻ bài có thể được truyền logic theo hình tròn trên một mạng vật lý mô hình StarCác khái niệm mạng cơ bản*Mô hình mạng Ring Hình 26: Mô hình mạng Ring chuẩnCác khái niệm mạng cơ bản*Mô hình Ring Một số mạng sử dụng cặp vòng để tăng tốc độ và giảm thiểu lỗiFiber 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 2Chia sẽ các tài nguyên mạng tương đương với việc tất cả các máy tính đều được truyền dữ liệuCác khái niệm mạng cơ bản*Mô hình mạng không dây Không dùng cápMô hình đơn giản nhất là mạng ngang hàng, các máy tính liên lạc trực tiếp với nhauThông thường có một thiết bị trung tâm là “điểm truy cập”, vai trò tương tự như Hub.Mô hình StarTín hiệu được truyền nhận qua điểm truy cập nàyCác khái niệm mạng cơ bản*HubLà thiết bị trung tâm trong mô hình mạng Star, hình 2-7Có 2 loạiTích cực, còn gọi là bộ lặp Repeater đa cổng, tự tái tạo và truyền tín hiệuThụ 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 nhauCác khái niệm mạng cơ bản*Liên lạc qua Hub Hình 2-7 Mô hình HubCác khái niệm mạng cơ bản*Hub thụ độngHình 2-8 Patch Panel – Hub thụ độngThanh nốiDây nốiDây nốiKhe cắm (trên tường)Máy trạmCác khái niệm mạng cơ bản*SwitchesCũng là điểm kết nối trung tâm trong mô hình mạng StartXác định địa chỉ gói tin và truyền tín hiệu đến đúng cổng raCung cấp băng thông rộng cho từng máy trạm trên mạngQuản lý nhiều liên lạc trong cùng lúcĐắt hơn HubHiệu năng cao hơn HubNên chọn để sử dụngHình 2-2 mô phỏng hoạt động cơ bản của SwitchCác khái niệm mạng cơ bản*Các mô hình chínhCó 4 mô hình mạng chính được kết hợp từ các mô hình mạng cơ bản Mô hình Star mở rộngMesh Star BusStar RingCác khái niệm mạng cơ bản*Mô hình Star mở rộngLà mô hình Star được tập hợp từ nhiều mô hình Star conSwitch hoặc hub đóng vai trò trung tâmCác Switchs hoặc Hub ở biên kết nối đến thiết bị trung tâmCác máy trạm và máy chủ được nối vào hubs hoặc Switch ở biên, hình 2-9Các khái niệm mạng cơ bản*Star mở rộngMáy trạmMáy trạmMáy trạmMáy trạmMáy trạmMáy trạmMáy trạmMáy trạmHình 2-9 Mạng Star mở rộngCác khái niệm mạng cơ bản*Mô hình Mesh (lưới)Là mô hình hạn chế lỗi tốt nhất Tạo nhiều kết nối đến từng thiết bịCấu hình nối cáp phức tạp; mọi thiết bị đều được nối đến các thiết bị khác trong mạngGiá thành triển khai caoInternet là một mô hình Mesh với rất nhiều đường và điểm nối.Các khái niệm mạng cơ bản*Mô hình Mesh Hình 2-10 Mô hình mạng Mesh điển hìnhCác khái niệm mạng cơ bản*Mô hình Star Bus Dùng Bus làm sương sống cho mạng Liên thông với nhau qua 2 hay nhiều hubHình 2-11 Mô hình mạng star-busCác khái niệm mạng cơ bản*Mô hình Star Ring Vật lý theo mô hình StarTruyền dữ liệu logic theo mô hình RingCó thể dùng các Hub ngoài nối với các Hub trongMạng hoạt động bình thường ngay cả khi có một máy gặp lỗiHình 2-12 Mô hình mạng Star chuẩnCác khái niệm mạng cơ bản*Xây dựng một mô hình mạngĐầu tiên, xác định các yêu cầuQua 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*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*Xây dựng một mô hình mạng (tiếp theo)Bước tiếp theo là phác thảo mô hình mạngXem xét bản thiết kế toà nhàĐánh dấu vị trí các thiết bị mạngDùng 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 mạngLược đồ mạng luôn luôn được cập nhậtCác khái niệm mạng cơ bản*Lược đồ mạng đơn giảnHình 2-13 Lược đồ mạng đơn giảnCác khái niệm mạng cơ bản*Tóm tắt chươngMạng được xây dựng theo 3 mô hình cơ bảnMô hình Bus dễ cài đặt nhưng khó nâng cấp mớiMô hình Star giúp quản lý tập trung và giảm lỗi. Mạng không bị ảnh hưởng khi cáp hoặc máy tính hỏngStar là mô hình được dùng phổ biến hiện nayCác khái niệm mạng cơ bản*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 mạngHub tích cực phục hồi tín hiệuHub thụ động đơn giản là truyền tín hiệuCác khái niệm mạng cơ bản*Tóm tắt chương (tiếp)Switch là thiết bị có băng thông rộng và thông minh, hiệu năng cao hơn HubSwitches là sự lựa chọn chính trong mô hình Star tại các đơn vị sử dụng mạngRất hiều mô hình mạng kết hợp cho phép tăng độ chính xác và linh động – Mô hình star mở rộng được dùng phổ biếnMô hình Mesh giúp giảm thiểu lỗi tốt nhất, tất cả các máy tính đều liên kết với tất cả các máy khác trong mạngCác khái niệm mạng cơ bản*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 RingMô hình mạng cần gắn liền với mạng trong thực tế cũng như cần được bảo trì, sửa chữa khi có thay đổiRất nhiều công cụ giúp thiết kế và bảo trì mạng