🔙 Quay lại trang tải sách pdf ebook Giáo trình thiết kế mạng Ebooks Nhóm Zalo Mã số: GD 07 ðM 11 LỜI NÓI ðẦU Sự bùng nổ của Internet trong vài thập kỷ qua ñã làm cho khái niệm Mạng máy tính ngày càng trở nên thân thuộc với mọi người. Internet là một hệ thống thông tin toàn cầu có thể ñược truy nhập công cộng, gồm các mạng máy tính ñược liên kết với nhau và truyền thông tin theo phương thức chuyển mạch gói (Packet Switching) dựa trên một giao thức liên mạng ñã ñược chuẩn hóa (giao thức IP). Hệ thống này bao gồm hàng triệu triệu mạng máy tính nhỏ hơn của các doanh nghiệp, viện nghiên cứu, trường ñại học, các chính phủ trên toàn cầu và cả người dùng cá nhân… Với mục ñích trang bị cho Sinh viên, Học viên Cao học chuyên ngành Công nghệ Thông tin, Khoa học Máy tính, Tin học, Người sử dụng... những kiến thức cơ bản về mạng máy tính ñể thiết kế các mạng máy tính trong thực tiễn; Nhóm tác giả Khoa Công nghệ Thông tin, Trường ðại học Duy Tân; Khoa Toán – Cơ – Tin học, Trường ðại học Khoa học Tự nhiên, ðại học Quốc gia Hà Nội ñã phối hợp với Nhà xuất bản Thông tin và Truyền thông xuất bản cuốn “Giáo trình Thiết kế Mạng”. Nội dung giáo trình gồm 4 chương, cụ thể như sau: Chương 1: Tổng quan về Thiết kế mạng Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ Chương 3: Mạng cục bộ không dây Chương 4: Thiết kế Mạng diện rộng Sau khi nghiên cứu giáo trình này, người ñọc có thể nắm vững về vai trò, nguyên lý trao ñổi thông tin giữa các thành phần tham gia vào mạng. ðiều ñó sẽ giúp ích rất nhiều cho công việc thiết kế các mạng nhằm triển khai dễ dàng, quản lý và khai thác hiệu quả theo ñúng mục ñích, nhu cầu ñặt ra. Do thời gian có hạn, mặc dù ñã có nhiều cố gắng trong công tác biên soạn song giáo trình ñược xuất bản lần ñầu sẽ khó tránh khỏi các sai sót. Các tác giả rất mong nhận ñược sự ñóng góp ý kiến của bạn ñọc ñể giáo trình ñược hoàn thiện hơn trong lần tái bản sau. Mọi góp ý xin ñược gửi email về ñịa chỉ [email protected] hoặc [email protected]. ðể hoàn thành cuốn sách này, chúng tôi ñã nhận ñược những góp ý quý báu của các Anh chị ñồng nghiệp. Xin gửi lời cám ơn ñến ThS. Nguyễn Minh Nhật, bạn Võ Nhân Văn ñã có nhiều ý kiến ñóng góp xác ñáng về nội dung và cách trình bày của cuốn giáo trình này. ðà Nẵng, tháng 4, năm 2011 NHÓM TÁC GIẢ Chương 1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ MẠNG Chương này nhằm giới thiệu tổng quan về tiến trình thiết kế mạng máy tính. Tiến trình xây dựng một mạng máy tính cũng trải qua các giai ñoạn như việc xây dựng và phát triển một phần mềm. ðó là các quá trình Thu thập yêu cầu của khách hàng (Công ty, xí nghiệp có yêu cầu xây dựng mạng), Phân tích yêu cầu, Thiết kế giải pháp mạng (thiết kế mô hình logic, thiết kế mô hình vật lý), Cài ñặt mạng, Kiểm thử và cuối cùng là Bảo trì mạng. Chương 1 sẽ giới thiệu sơ lược về nhiệm vụ của từng giai ñoạn ñể ta có thể hình dung ñược tất cả các vấn ñề có liên quan trong tiến trình xây dựng mạng. 1.1. TIẾN TRÌNH XÂY DỰNG MẠNG Ngày nay, mạng máy tính ñã trở thành một hạ tầng cơ sở quan trọng của tất cả các cơ quan, xí nghiệp. Nó ñã trở thành một kênh trao ñổi thông tin không thể thiếu ñược trong thời ñại công nghệ thông tin. 6 Giáo trình Thiết kế mạng Với xu thế giá thành ngày càng hạ của các thiết bị ñiện tử, kinh phí ñầu tư cho việc xây dựng một hệ thống mạng không vượt ra ngoài khả năng của các công ty, xí nghiệp. Tuy nhiên, việc khai thác một hệ thống mạng một cách hiệu quả ñể hỗ trợ cho công tác nghiệp vụ của các cơ quan xí nghiệp thì còn nhiều vấn ñề cần bàn luận. Hầu hết người ta chỉ chú trọng ñến việc mua phần cứng mạng mà không quan tâm ñến yêu cầu khai thác sử dụng mạng về sau. ðiều này có thể dẫn ñến hai trường hợp: Lãng phí trong ñầu tư hoặc mạng không ñáp ứng ñủ cho nhu cầu sử dụng. 1.1.1. Thu thập yêu cầu của khách hàng Mục ñích của giai ñoạn này là nhằm xác ñịnh mong muốn của khách hàng về mạng mà chúng ta sắp xây dựng. Những câu hỏi cần ñược trả lời trong giai ñoạn này là: • Bạn thiết lập mạng ñể làm gì? Sử dụng nó cho mục ñích gì? • Các máy tính nào sẽ ñược nối mạng? • Những người nào sẽ ñược sử dụng mạng, mức ñộ khai thác sử dụng mạng của từng người/nhóm người ra sao? • Trong vòng 3–5 năm tới bạn có nối thêm máy tính vào mạng không, nếu có ở ñâu, số lượng bao nhiêu? Phương pháp thực hiện của giai ñoạn này là bạn phải phỏng vấn khách hàng, nhân viên các phòng ban có máy tính sẽ nối mạng. Thông thường các ñối tượng mà bạn phỏng vấn không có chuyên môn sâu hoặc không có chuyên môn về mạng. Cho nên bạn nên tránh sử dụng những thuật ngữ chuyên môn ñể trao ñổi với họ. Chẳng hạn nên hỏi khách hàng “Bạn có muốn người trong cơ quan bạn gửi mail ñược cho nhau không?”, hơn là hỏi “Bạn có muốn cài ñặt Mail server cho mạng không?”. Những câu trả lời của khách hàng thường không có cấu trúc, lộn xộn… vì nó xuất phát từ góc nhìn của người sử dụng, không phải là góc nhìn của kỹ sư mạng. Người thực hiện phỏng vấn phải có kỹ năng và kinh nghiệm trong lĩnh vực này. Phải biết cách ñặt câu hỏi và tổng hợp thông tin. Một công việc cũng hết sức quan trọng trong giai ñoạn này là “Quan sát thực ñịa” ñể xác ñịnh những nơi mạng sẽ ñi qua, khoảng cách Chương 1: Tổng quan về Thiết kế mạng 7 xa nhất giữa hai máy tính trong mạng, dự kiến ñường ñi của dây mạng, quan sát hiện trạng công trình kiến trúc nơi mạng sẽ ñi qua. Thực ñịa ñóng vai trò quan trọng trong việc chọn công nghệ và ảnh hưởng lớn ñến chi phí mạng. Chú ý ñến ràng buộc về mặt thẩm mỹ cho các công trình kiến trúc khi chúng ta triển khai ñường dây mạng bên trong nó. Giải pháp ñể nối kết mạng cho 2 tòa nhà tách rời nhau bằng một khoảng không phải ñặc biệt lưu ý. Sau khi khảo sát thực ñịa, cần vẽ lại thực ñịa hoặc yêu cầu khách hàng cung cấp cho chúng ta sơ ñồ thiết kế của công trình kiến trúc mà mạng ñi qua. Trong quá trình phỏng vấn và khảo sát thực ñịa, ñồng thời ta cũng cần tìm hiểu yêu cầu trao ñổi thông tin giữa các phòng ban, bộ phận trong cơ quan khách hàng, mức ñộ thường xuyên và lượng thông tin trao ñổi. ðiều này giúp ích ta trong việc chọn băng thông cần thiết cho các nhánh mạng sau này. 1.1.2. Phân tích yêu cầu Quá trình phân tích yêu cầu mạng máy tính ñòi hỏi phải hiểu ñược người dùng cần gì, hiểu biết các ứng dụng sẽ ñược triển khai cũng như các thiết bị cần thiết khác cho mạng sẽ triển khai. Phân tích mạng là quá trình ñịnh nghĩa, xác ñịnh và mô tả mối quan hệ giữa người sử dụng, ứng dụng, thiết bị trong mạng. Trong quá trình ñó, phân tích mạng cung cấp nền tảng cho tất cả các quyết ñịnh kiến trúc và thiết kế ñể làm theo. Mục ñích của phân tích mạng là hiểu người dùng cần gì và hiểu ñược hệ thống sẽ như thế nào. Trong quá trình phân tích một mạng phải kiểm tra trạng thái của mạng hiện có, bao gồm bất cứ vấn ñề có thể gặp phải. Khi ñã có ñược yêu cầu của khách hàng, bước kế tiếp là ta ñi phân tích yêu cầu ñể xây dựng bảng “ðặc tả yêu cầu hệ thống mạng”, trong ñó xác ñịnh rõ những vấn ñề sau: • Những dịch vụ mạng nào cần phải có trên mạng? (dịch vụ chia sẻ tập tin, chia sẻ máy in, dịch vụ web, dịch vụ thư ñiện tử, truy cập Internet hay không? ...) • Mô hình mạng là gì? (Workgoup hay Client / Server? ...) 8 Giáo trình Thiết kế mạng • Mức ñộ yêu cầu an toàn mạng. • Ràng buộc về băng thông tối thiểu trên mạng. 1.1.3. Thiết kế giải pháp Thiết kế giải pháp mạng cung cấp chi tiết giải pháp về vật lý cho kiến trúc mạng. Thiết kế mạng là khâu quan trọng tiếp nối các bước phân tích và kiến trúc mạng. Quá trình thiết kế bao gồm các tài liệu và bản vẽ kỹ thuật của hệ thống mạng, lựa chọn nhà cung cấp thiết bị và dịch vụ, lựa chọn thiết bị (bao gồm loại thiết bị và cấu hình tương ứng ). Trong quá trình thiết kế mạng, nên sử dụng qui trình ñánh giá ñối với nhà cung cấp thiết bị, nhà cung cấp dịch vụ cũng như lựa chọn thiết bị dựa trên ñầu vào của qui trình phân tích và kiến trúc mạng. Chúng ta sẽ tìm hiểu làm thế nào ñể thiết lập mục tiêu thiết kế, chẳng hạn như giảm thiểu chi phí mạng nhưng lại tối ưu hóa hiệu năng mạng, cũng như làm thế nào ñể ñạt ñược các mục tiêu này, thông qua hiệu suất mạng và chức năng với mục tiêu thiết kế mạng. Thiết kế giải pháp ñể thỏa mãn những yêu cầu ñặt ra trong bảng ðặc tả yêu cầu hệ thống mạng. Việc chọn lựa giải pháp cho một hệ thống mạng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, có thể liệt kê như sau: • Kinh phí dành cho hệ thống mạng. • Công nghệ phổ biến trên thị trường. • Thói quen về công nghệ của khách hàng. • Yêu cầu về tính ổn ñịnh và băng thông của hệ thống mạng. • Ràng buộc về pháp lý. Tùy thuộc vào mỗi khách hàng cụ thể mà thứ tự ưu tiên, sự chi phối của các yếu tố sẽ khác nhau dẫn ñến giải pháp thiết kế sẽ khác nhau. Tuy nhiên các công việc mà giai ñoạn thiết kế phải làm thì giống nhau. Chúng ñược mô tả như sau: 1.1.3.1. Thiết kế sơ ñồ mạng ở mức logic Thiết kế sơ ñồ mạng ở mức logic liên quan ñến việc chọn lựa mô hình mạng, giao thức mạng và thiết ñặt các cấu hình cho các thành phần nhận dạng mạng. Chương 1: Tổng quan về Thiết kế mạng 9 Mô hình mạng ñược chọn phải hỗ trợ ñược tất cả các dịch vụ ñã ñược mô tả trong bảng ñặc tả yêu cầu hệ thống mạng. Mô hình mạng có thể chọn là Workgroup hay Domain (Client/Server) ñi kèm với giao thức TCP/IP, NETBEUI hay IPX/SPX. Ví dụ: • Một hệ thống mạng chỉ cần có dịch vụ chia sẻ máy in và thư mục giữa những người dùng trong mạng cục bộ và không ñặt nặng vấn ñề an toàn mạng thì ta có thể chọn mô hình Workgroup. • Một hệ thống mạng chỉ cần có dịch vụ chia sẻ máy in và thư mục giữa những người dùng trong mạng cục bộ nhưng có yêu cầu quản lý người dùng trên mạng thì phải chọn mô hình Domain. • Nếu hai mạng trên cần có dịch vụ email hoặc kích thước mạng ñược mở rộng, số lượng máy tính trong mạng lớn thì cần lưu ý thêm về giao thức sử dụng cho mạng phải là TCP/IP. Mỗi mô hình mạng có yêu cầu thiết ñặt cấu hình riêng. Những vấn ñề chung nhất khi thiết ñặt cấu hình cho mô hình mạng là: • ðịnh vị các thành phần nhận dạng mạng, bao gồm việc ñặt tên cho Domain, Workgroup, máy tính, ñịnh ñịa chỉ IP cho các máy, ñịnh cổng cho từng dịch vụ. • Phân chia mạng con, thực hiện vạch ñường ñi cho thông tin trên mạng. 1.1.3.2. Xây dựng chiến lược khai thác và quản lý tài nguyên mạng Chiến lược này nhằm xác ñịnh ai ñược quyền làm gì trên hệ thống mạng. Thông thường, người dùng trong mạng ñược nhóm lại thành từng nhóm và việc phân quyền ñược thực hiện trên các nhóm người dùng. 1.1.3.3. Thiết kế sơ ñồ mạng ở mức vật lý Căn cứ vào sơ ñồ thiết kế mạng ở mức logic, kết hợp với kết quả khảo sát thực ñịa bước kế tiếp ta tiến hành thiết kế mạng ở mức vật lý. Sơ ñồ mạng ở mức vật lý mô tả chi tiết về vị trí ñi dây mạng ở thực ñịa, 10 Giáo trình Thiết kế mạng vị trí của các thiết bị nối kết mạng như Hub, Switch, Router, vị trí các máy chủ và các máy trạm. Từ ñó ñưa ra ñược một bảng dự trù các thiết bị mạng cần mua. Trong ñó mỗi thiết bị cần nêu rõ: Tên thiết bị, thông số kỹ thuật, ñơn vị tính, ñơn giá,… 1.1.3.4. Chọn hệ ñiều hành mạng và các phần mềm ứng dụng Một mô hình mạng có thể ñược cài ñặt dưới nhiều hệ ñiều hành khác nhau. Chẳng hạn với mô hình Domain, ta có nhiều lựa chọn như: Windows NT, Windows 2000, Windows 2003, Windows 2008, Netware, Unix, Linux,... Tương tự, các giao thức thông dụng như TCP/IP, NETBEUI, IPX/SPX cũng ñược hỗ trợ trong hầu hết các hệ ñiều hành. Chính vì thế ta có một phạm vi chọn lựa rất lớn. Quyết ñịnh chọn lựa hệ ñiều hành mạng thông thường dựa vào các yếu tố như: • Giá thành phần mềm của giải pháp. • Sự quen thuộc của khách hàng ñối với phần mềm. • Sự quen thuộc của người xây dựng mạng ñối với phần mềm. Hệ ñiều hành là nền tảng ñể cho các phần mềm sau ñó vận hành trên nó. Giá thành phần mềm của giải pháp không phải chỉ có giá thành của hệ ñiều hành ñược chọn mà nó còn bao gồm cả giá thành của các phần mềm ứng dụng chạy trên nó. Hiện nay có 2 xu hướng chọn lựa hệ ñiều hành mạng: Các hệ ñiều hành mạng của Microsoft Windows hoặc các phiên bản của Linux. Sau khi ñã chọn hệ ñiều hành mạng, bước kế tiếp là tiến hành chọn các phần mềm ứng dụng cho từng dịch vụ. Các phần mềm này phải tương thích với hệ ñiều hành ñã chọn. 1.1.4. Cài ñặt mạng Khi bản thiết kế ñã ñược thẩm ñịnh, bước kế tiếp là tiến hành lắp ñặt phần cứng và cài ñặt phần mềm mạng theo thiết kế. 1.1.4.1. Lắp ñặt phần cứng Cài ñặt phần cứng liên quan ñến việc ñi dây mạng và lắp ñặt các thiết bị nối kết mạng (Hub, Switch, Router) vào ñúng vị trí như trong thiết kế mạng ở mức vật lý ñã mô tả. Chương 1: Tổng quan về Thiết kế mạng 11 1.1.4.2. Cài ñặt và cấu hình phần mềm Tiến trình cài ñặt phần mềm bao gồm: • Cài ñặt hệ ñiều hành mạng cho các server, các máy trạm. • Cài ñặt và cấu hình các dịch vụ mạng. • Tạo người dùng, phân quyền sử dụng mạng cho người dùng. Tiến trình cài ñặt và cấu hình phần mềm phải tuân thủ theo sơ ñồ thiết kế mạng mức logic ñã mô tả. Việc phân quyền cho người dùng pheo theo ñúng chiến lược khai thác và quản lý tài nguyên mạng. Nếu trong mạng có sử dụng router hay phân nhánh mạng con thì cần thiết phải thực hiện bước xây dựng bảng chọn ñường trên các router và trên các máy tính. 1.1.5. Kiểm thử mạng Sau khi ñã cài ñặt xong phần cứng và các máy tính ñã ñược nối vào mạng. Bước kế tiếp là kiểm tra sự vận hành của mạng. Trước tiên, kiểm tra sự nối kết giữa các máy tính với nhau. Sau ñó, kiểm tra hoạt ñộng của các dịch vụ, khả năng truy cập của người dùng vào các dịch vụ và mức ñộ an toàn của hệ thống. Nội dung kiểm thử dựa vào bảng ñặc tả yêu cầu mạng ñã ñược xác ñịnh lúc ñầu. 1.1.6. Bảo trì hệ thống Mạng sau khi ñã cài ñặt xong cần ñược bảo trì một khoảng thời gian nhất ñịnh ñể khắc phục những vấn ñề phát sinh xảy trong tiến trình thiết kế và cài ñặt mạng. 1.2. CÂU HỎI ÔN TẬP Câu 1: Trình bày các công ñoạn thiết kế một mạng máy tính? Theo bạn thì công ñoạn nào là quan trọng nhất? 12 Giáo trình Thiết kế mạng Câu 2: Bạn hãy cho một ví dụ về thu thập các yêu cầu của khách hàng? Câu 3: Tại sao việc tìm hiểu về ñường lối kinh doanh của khách hàng là quan trọng? Câu 4: Hiện nay, một số mục tiêu kinh doanh ñiển hình trong các tổ chức là gì? Chương 2 THIẾT KẾ MẠNG CỤC BỘ Chương này giới thiệu các vấn ñề cơ bản về mạng cục bộ (LAN), các công nghệ mạng LAN thông dụng. ðồng thời, ñi sâu giới thiệu về thiết kế hạ tầng cáp mạng, thiết kế mạng LAN trên lớp 2 và lớp 3. Phần cuối chương có các bài tập ứng dụng ñể người ñọc hiểu rõ thêm về thiết kế LAN cũng như thực hành thiết kế LAN. 2.1. PHÂN LOẠI MẠNG Có nhiều cách ñể phân loại các mạng khác nhau, phần này chỉ nêu những cách thức phân loại mạng thường dùng trong thực tế 2.1.1. Phân loại mạng theo vùng ñịa lý Mạng cục bộ LAN (Local Area Network): là một hệ thống mạng dùng ñể kết nối các máy tính trong một phạm vi nhỏ (nhà ở, phòng làm việc, trường học…). Các máy tính trong mạng LAN có thể chia sẻ tài nguyên với nhau (chia sẻ tập tin, máy in, máy quét và một số thiết bị khác). 14 Giáo trình Thiết kế mạng • Phạm vi ñịa lý nhỏ • Tốc ñộ cao và ñáng tin cậy • Ethernet, Wifi, FDDI, ATM … Mạng ñô thị MAN (Metropolitan Area Network): là mạng dữ liệu băng rộng ñược thiết kế cho phạm vi trong thành phố, thị xã. Khoảng cách thường nhỏ hơn 50 km. Xét về quy mô ñịa lý, MAN lớn hơn mạng LAN nhưng nhỏ hơn mạng WAN, MAN ñóng vai trò kết nối 2 mạng LAN và WAN với nhau hoặc kết nối giữa các mạng LAN. Kết nối giữa các phần tử của mạng MAN thường sử dụng loại không dây (Wireless) hoặc sử dụng cáp quang (Optical Fiber). Mạng diện rộng WAN (Wide Area Network): là mạng dữ liệu ñược thiết kế ñể kết nối giữa các mạng ñô thị (mạng MAN), giữa các khu vực ñịa lý cách xa nhau. • Phạm vi ñịa lý rộng lớn • Tốc ñộ ñảm bảo tỉ lệ lỗi chấp nhận ñược • Công nghệ chuyển mạch Mạng LAN sử dụng kỹ thuật mạng quảng bá (Broadcast network), trong ñó các thiết bị cùng chia sẻ một kênh truyền chung. Khi một máy tính truyền tin, các máy tính khác ñều nhận ñược thông tin. Ngược lại, mạng WAN sử dụng kỹ thuật Mạng chuyển mạch (Switching Network), có nhiều ñường nối kết các thiết bị mạng lại với nhau. Thông tin trao ñổi giữa hai ñiểm trên mạng có thể ñi theo nhiều ñường khác nhau. Chính vì thế cần phải có các thiết bị ñặc biệt ñể ñịnh ñường ñi cho các gói tin, các thiết bị này ñược gọi là bộ chuyển mạch hay bộ chọn ñường (router). Ngoài ra ñể giảm bớt số lượng ñường nối kết vật lý, trong mạng WAN còn sử dụng các kỹ thuật ña hợp và phân hợp. 2.1.2. Phân loại mạng máy tính theo topology mạng Mạng dạng hình sao (Star topology): Ở dạng hình sao, tất cả các trạm ñược nối vào một thiết bị trung tâm có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 15 các trạm và chuyển tín hiệu ñến trạm ñích với phương thức kết nối là "ñiểm - ñiểm". Hình 2.1. Star Topology Mạng hình tuyến (Bus Topology): Trong dạng hình tuyến, các máy tính ñều ñược nối vào một ñường truyền chính (bus). ðường truyền chính này ñược giới hạn hai ñầu bởi một loại ñầu nối ñặc biệt gọi là Terminator (dùng ñể nhận biết là ñầu cuối ñể kết thúc ñường truyền tại ñây). Mỗi trạm ñược nối vào bus qua một ñầu nối chữ T (T_connector) hoặc một bộ thu phát (transceiver). Hình 2.2. Bus Topology Mạng dạng vòng (Ring Topology): Các máy tính ñược liên kết với nhau thành một vòng tròn theo phương thức "ñiểm - ñiểm", qua ñó mỗi một trạm có thể nhận và truyền dữ liệu theo vòng một chiều và dữ liệu ñược truyền theo từng gói một. 16 Giáo trình Thiết kế mạng Hình 2.3. Ring Topology Mạng dạng kết hợp: Trong thực tế tùy theo yêu cầu và mục ñích cụ thể ta có thể thiết kế mạng kết hợp các dạng sao, vòng, tuyến ñể tận dụng các ñiểm mạnh của mỗi dạng. 2.1.3. Phân loại mạng máy tính theo chức năng Mạng khách chủ (Client-Server): Một hay một số máy tính ñược thiết lập ñể cung cấp các dịch vụ như file server, mail server, Web server, Printer server,… Các máy tính ñược thiết lập ñể cung cấp các dịch vụ này ñược gọi là Server, còn các máy tính truy cập và sử dụng dịch vụ thì ñược gọi là Client. Mạng ngang hàng (Peer-to-Peer): Các máy tính trong mạng có thể hoạt ñộng vừa như một Client vừa như một Server. Mạng kết hợp: Các mạng máy tính thường ñược thiết lập theo cả hai chức năng Client-Server và Peer-to-Peer. 2.2. MẠNG CỤC BỘ VÀ GIAO THỨC ðIỀU KHIỂN TRUY CẬP ðƯỜNG TRUYỀN Khi ñược cài ñặt vào trong mạng, các máy trạm phải tuân theo những quy tắc ñịnh trước ñể có thể sử dụng ñường truyền, ñó là phương thức truy nhập. Phương thức truy nhập ñược ñịnh nghĩa là các thủ tục ñiều hướng Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 17 trạm làm việc làm thế nào và lúc nào có thể thâm nhập vào ñường dây cáp ñể gửi hay nhận các gói thông tin. Có 3 phương thức cơ bản. 2.2.1. Giao thức CSMA/CD Giao thức CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) thường dùng cho mạng có cấu trúc hình tuyến, các máy trạm cùng chia sẻ một kênh truyền chung, các trạm ñều có cơ hội thâm nhập ñường truyền như nhau (Multiple Access). Tuy nhiên tại một thời ñiểm thì chỉ có một trạm ñược truyền dữ liệu mà thôi. Trước khi truyền dữ liệu, mỗi trạm phải lắng nghe ñường truyền ñể chắc chắn rằng ñường truyền rỗi (Carrier Sense). Trong trường hợp hai trạm thực hiện việc truyền dữ liệu ñồng thời, xung ñột dữ liệu sẽ xảy ra, các trạm tham gia phải phát hiện ñược sự xung ñột (Collision Detection) và thông báo tới các trạm khác gây ra xung ñột, ñồng thời các trạm phải ngừng thâm nhập, chờ ñợi lần sau trong khoảng thời gian ngẫu nhiên nào ñó rồi mới tiếp tục truyền. Khi lưu lượng các gói dữ liệu cần di chuyển trên mạng quá cao, thì việc xung ñột có thể xảy ra với số lượng lớn dẫn ñến làm chậm tốc ñộ truyền tin của hệ thống. 2.2.2. Giao thức truyền thẻ bài (Token passing) Giao thức này ñược dùng trong các LAN có cấu trúc vòng sử dụng kỹ thuật chuyển thẻ bài (token) ñể cấp phát quyền truy nhập ñường truyền tức là quyền ñược truyền dữ liệu ñi. Thẻ bài ở ñây là một ñơn vị dữ liệu ñặc biệt, có kích thước và nội dung (gồm các thông tin ñiều khiển) ñược quy ñịnh riêng cho mỗi giao thức. Trong ñường cáp liên tục có một thẻ bài chạy quanh trong mạng. Phần dữ liệu của thẻ bài có một bit biểu diễn trạng thái sử dụng của nó (bận hoặc rỗi). Trong thẻ bài có chứa một ñịa chỉ ñích và ñược luân chuyển tới các trạm theo một trật tự ñã ñịnh trước. ðối với cấu hình mạng dạng vòng thì trật tự của sự truyền thẻ bài tương ñương với trật tự vật lý của các trạm xung quanh vòng. 18 Giáo trình Thiết kế mạng Một trạm muốn truyền dữ liệu thì phải ñợi ñến khi nhận ñược một thẻ bài rỗi. Khi ñó trạm sẽ ñổi bit trạng thái của thẻ bài thành bận, nén gói dữ liệu có kèm theo ñịa chỉ nơi nhận vào thẻ bài và truyền ñi theo chiều của vòng, thẻ bài lúc này trở thành khung mang dữ liệu. Trạm ñích sau khi nhận khung dữ liệu này, sẽ copy dữ liệu vào bộ ñệm rồi tiếp tục truyền khung theo vòng nhưng thêm một thông tin xác nhận. Trạm nguồn nhận lại khung của mình (theo vòng) ñã ñược nhận ñúng, ñổi bit bận thành bit rỗi và truyền thẻ bài ñi. Vì thẻ bài chạy vòng quang trong mạng kín và chỉ có một thẻ nên việc ñụng ñộ dữ liệu không thể xảy ra, do vậy hiệu suất truyền dữ liệu của mạng không thay ñổi. Trong các giao thức này cần giải quyết hai vấn ñề có thể dẫn ñến phá vỡ hệ thống. Một là việc mất thẻ bài làm cho trên vòng không còn thẻ bài lưu chuyển nữa. Hai là một thẻ bài bận lưu chuyển không dừng trên vòng. Ưu ñiểm của giao thức là vẫn hoạt ñộng tốt khi lưu lượng truyền thông lớn. Giao thức truyền thẻ bài tuân thủ ñúng sự phân chia của môi trường mạng, hoạt ñộng dựa vào sự xoay vòng tới các trạm. Việc truyền thẻ bài sẽ không thực hiện ñược nếu việc xoay vòng bị ñứt ñoạn. Giao thức phải chứa các thủ tục kiểm tra thẻ bài ñể cho phép khôi phục lại thẻ bài bị mất hoặc thay thế trạng thái của thẻ bài và cung cấp các phương tiện ñể sửa ñổi logic (thêm vào, bớt ñi hoặc ñịnh lại trật tự của các trạm). 2.2.3. Giao thức FDDI FDDI (Fiber Distributed Data Interface) là kỹ thuật dùng trong các mạng cấu trúc vòng, chuyển thẻ bài tốc ñộ cao bằng phương tiện cáp sợi quang. FDDI sử dụng hệ thống chuyển thẻ bài trong cơ chế vòng kép. Lưu thông trên mạng FDDI bao gồm 2 luồng giống nhau theo hai hướng ngược nhau. FDDI thường ñược sử dụng với mạng trục trên ñó những mạng LAN công suất thấp có thể nối vào. Các mạng LAN ñòi hỏi tốc ñộ truyền dữ liệu cao và dải thông lớn cũng có thể sử dụng FDDI. Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 19 2.3. CÁC LOẠI THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG MẠNG LAN ðể xây dựng mạng LAN, người ta thường dùng các thiết bị sau: • Card giao tiếp mạng (NIC - Network Interface Card) • Dây cáp mạng (Cable) • Bộ khuyếch ñại (Repeater) • Bộ tập trung nối kết (HUB) • Cầu nối (Brigde) • Bộ chuyển mạch (Switch) • Bộ chọn ñường (Router) 2.3.1. Network Adapter Hình 2.4. Card mạng Thành phần ñầu tiên nên ñề cập tới trong số các thiết bị phần cứng mạng là bộ ñiều hợp mạng (network adapter). Thiết bị này còn ñược biết ñến với nhiều tên khác nhau như card mạng (network card), card giao diện mạng (NIC - Network Interface Card), , LAN Adapter. Tất cả ñều là thuật ngữ chung của cùng một thiết bị phần cứng. Công việc của card mạng là gắn một cách vật lý máy tính ñể nó có thể tham gia hoạt ñộng truyền thông trong mạng ñó. ðiều ñầu tiên chúng ta cần biết ñến khi nói về card mạng là nó phải ñược ghép nối phù hợp với phương tiện truyền dẫn mạng (network medium). Network medium chính là kiểu cáp dùng trên mạng. Các mạng 20 Giáo trình Thiết kế mạng không dây là một mảng khác và không ñược ñể cập chi tiết trong mục này. ðể card mạng ghép nối phù hợp với phương tiện truyền dẫn mạng là một vấn ñề thực sự vì chúng ñòi hỏi phải ñáp ứng ñược lượng lớn tiêu chuẩn cạnh tranh bắt buộc. Chẳng hạn, trước khi xây dựng một mạng và bắt ñầu mua card mạng, dây cáp, chúng ta phải quyết ñịnh xem liệu nên dùng Ethernet, Ethernet ñồng trục, Token Ring, Arcnet hay một tiêu chuẩn mạng nào khác. Mỗi tiêu chuẩn mạng có ưu và nhược ñiểm riêng. Áp dụng loại nào phù hợp nhất với tổ chức mình là ñiều hết sức quan trọng. Ngày nay, hầu hết công nghệ mạng ñược ñề cập ñến ở trên ñều nhanh chóng trở nên mai một. Bâu giờ chỉ có một kiểu mạng sử dụng dây nối còn ñược dùng trong các doanh nghiệp vừa và nhỏ là Ethernet (Fast Ethernet hoặc Gigabit Ethernet). Card mạng hoạt ñộng ở lớp 1 (Physical Layer: Lớp vật lý) và lớp 2 (Data Link Layer: Lớp liên kết dữ liệu) trong mô hình OSI. Trên NIC ñịa chỉ MAC Address (layer 2) 48 bít có dạng FF-FF-FF- FF-FF-FF. Ví dụ: 00-1B-77-09-BF-1E là một Mac Address. Các mạng Ethernet hiện ñại ñều sử dụng cáp xoắn ñôi xoắn 8 dây. Các dây này ñược sắp xếp theo thứ tự ñặc biệt và ñầu nối RJ-45 ñược gắn vào phần cuối cáp. Cáp RJ-45 trông giống như bộ kết nối ở phần cuối dây ñiện thoại, nhưng lớn hơn. Các dây ñiện thoại dùng chuẩn kết nối RJ-11, tương phản với chuẩn kết nối RJ-45 dùng trong cáp Ethernet. Hình 2.5. Cáp Ethernet với một ñầu kết nối RJ-45 Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 21 ðầu nối RJ-45 và các chuẩn bấm cáp Hình 2.6. ðầu nối RJ-45 và 2 chuẩn bấm cáp T-568A, T-568B Straight Cable Crossover Cable Rollover Cable Hình 2.7. Các kiểu cáp mạng 22 Giáo trình Thiết kế mạng 2.3.2. Repeater Repeater là loại thiết bị phần cứng ñơn giản nhất trong các thiết bị liên kết mạng, nó ñược hoạt ñộng trong tầng vật lý của mô hình hệ thống mở OSI. Repeater dùng ñể nối 2 mạng giống nhau hoặc các phần một mạng cùng có một nghi thức và một cấu hình. Khi Repeater nhận ñược một tín hiệu từ một phía của mạng thì nó sẽ phát tiếp vào phía kia của mạng. Repeater không có xử lý tín hiệu mà nó chỉ loại bỏ các tín hiệu méo, nhiễu, khuếch ñại tín hiệu ñã bị suy hao (vì ñã ñược phát với khoảng cách xa) và khôi phục lại tín hiệu ban ñầu. Việc sử dụng Repeater ñã làm tăng thêm chiều dài của mạng. Hình 2.8. Hoạt ñộng của Repeater trong mô hình OSI Hiện nay có hai loại Repeater ñang ñược sử dụng là Repeater ñiện và Repeater ñiện quang. • Repeater ñiện nối với ñường dây ñiện ở cả hai phía của nó, nó nhận tín hiệu ñiện từ một phía và phát lại về phía kia. Khi một mạng sử dụng Repeater ñiện ñể nối các phần của mạng lại thì có thể làm tăng khoảng cách của mạng, nhưng khoảng cách ñó luôn bị hạn chế bởi một khoảng cách tối ña do ñộ trễ của tín hiệu. Ví Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 23 dụ với mạng sử dụng cáp ñồng trục 50 thì khoảng cách tối ña là 2,8km, khoảng cách ñó không thể kéo thêm cho dù sử dụng thêm Repeater. • Repeater ñiện quang liên kết với một ñầu cáp quang và một ñầu là cáp ñiện, nó chuyển một tín hiệu ñiện từ cáp ñiện ra tín hiệu quang ñể phát trên cáp quang và ngược lại. Việc sử dụng Repeater ñiện quang cũng làm tăng thêm chiều dài của mạng. • Việc sử dụng Repeater không thay ñổi nội dung các tín hiện ñi qua nên nó chỉ ñược dùng ñể nối hai mạng có cùng giao thức truyền thông (như hai mạng Ethernet hay hai mạng Token ring) nhưng không thể nối hai mạng có giao thức truyền thông khác nhau (như một mạng Ethernet và một mạng Token ring). Thêm nữa Repeater không làm thay ñổi khối lượng chuyển vận trên mạng nên việc sử dụng không tính toán nó trên mạng lớn sẽ hạn chế hiệu năng của mạng. Khi lựa chọn sử dụng Repeater cần chú ý lựa chọn loại có tốc ñộ chuyển vận phù hợp với tốc ñộ của mạng. 2.3.3. Hub Hình 2.9. Hub • Hub hoạt ñộng như một multiport repeater, lặp lại và chuyển tín hiệu ñiện sang tất cả các cổng có kết nối ñến nó. • Một Hub có từ 4 ñến 24 cổng và có thể còn nhiều hơn. • Khi cấu hình mạng là hình sao (Star topology), Hub ñóng vai trò là trung tâm của mạng. 24 Giáo trình Thiết kế mạng Hình 2.10. Hoạt ñộng của Hub trong mô hình OSI Hub có hai nhiệm vụ khác nhau: • Cung cấp một ñiểm kết nối trung tâm cho tất cả máy tính trong mạng. Mọi máy tính ñều ñược cắm vào hub. Các hub ña cổng có thể ñược ñặt xích lại nhau nếu cần thiết ñể cung cấp thêm cho nhiều máy tính. • Sắp xếp các cổng theo cách ñể nếu một máy tính thực hiện truyền tải dữ liệu, dữ liệu ñó phải ñược gửi ñến ñích. Có 3 loại: Passive Hub, Active Hub và Intelligent Hub. Hub hoạt ñộng ở Layer 1 trong mô hình OSI (Trừ Intelligent Hub - hoạt ñộng ở Layer 2). Các port của Hub nằm trong một miền ñụng ñộ và một miền quảng bá (1 Collision Domain & 1 Broadcast Domain). 3.3.4. Bridge Bridge là một thiết bị ñược dùng ñể nối hai mạng giống nhau hoặc khác nhau, nó có thể ñược dùng với các mạng có các giao thức khác nhau. Cầu nối hoạt ñộng trên tầng liên kết dữ liệu (Layer 2) nên không như Repeater phải phát lại tất cả những gì nó nhận ñược thì cầu nối ñọc ñược các frame của tầng liên kết dữ liệu trong mô hình OSI và xử lý chúng trước khi quyết ñịnh có chuyển ñi hay không. Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 25 Khi nhận ñược các frame Bridge chọn lọc và chỉ chuyển những frame mà nó thấy cần thiết. ðiều này làm cho Bridge trở nên có ích khi nối một vài mạng với nhau và cho phép nó hoạt ñộng một cách mềm dẻo. ðể thực hiện ñược ñiều này trong Bridge ở mỗi ñầu kết nối có một bảng các ñịa chỉ các trạm ñược kết nối vào phía ñó, khi hoạt ñộng cầu nối xem xét mỗi frame nó nhận ñược bằng cách ñọc ñịa chỉ của nơi gửi/nhận, dựa trên bảng ñịa chỉ phía nhận ñược gói tin nó quyết ñịnh gửi gói tin hay không và bổ sung vào bảng ñịa chỉ. Hình 2.11. Hoạt ñộng của Bridge trong mô hình OSI ðể ñánh giá một Bridge người ta ñưa ra hai khái niệm: Lọc và chuyển vận. Quá trình xử lý mỗi frame ñược gọi là quá trình lọc trong ñó tốc ñộ lọc thể hiện trực tiếp khả năng hoạt ñộng của Bridge. Tốc ñộ chuyển vận ñược thể hiện số frame/giây trong ñó thể hiện khả năng của Bridge chuyển các frame từ mạng này sang mạng khác. Hiện nay có hai loại Bridge ñang ñược sử dụng là Bridge vận chuyển và Bridge biên dịch. • Bridge vận chuyển dùng ñể nối hai mạng cục bộ cùng sử dụng một giao thức truyền thông của tầng liên kết dữ liệu, tuy nhiên mỗi mạng có thể sử dụng loại dây nối khác nhau. Bridge vận chuyển 26 Giáo trình Thiết kế mạng không có khả năng thay ñổi cấu trúc các frame mà nó nhận ñược mà chỉ quan tâm tới việc xem xét và chuyển vận frame ñó ñi. • Bridge biên dịch dùng ñể nối hai mạng cục bộ có giao thức khác nhau nó có khả năng chuyển một frame thuộc mạng này sang frame thuộc mạng kia trước khi chuyển qua. Ví dụ: Bridge biên dịch nối một mạng Ethernet và một mạng Token ring. Khi ñó cầu nối thực hiện như một nút Token ring trên mạng Token ring và một nút Enthernet trên mạng Ethernet. Cầu nối có thể chuyền một frame theo chuẩn ñang sử dụng trên mạng Enthernet sang chuẩn ñang sử dụng trên mạng Token ring. Tuy nhiên chú ý ở ñây cầu nối không thể chia một frame ra làm nhiều frame cho nên phải hạn chế kích thước tối ña các frame phù hợp với cả hai mạng. Ví dụ như kích thước tối ña của frame trên mạng Ethernet là 1500 byte và trên mạng Token ring là 6000 byte do vậy nếu một trạm trên mạng tokenring gửi một gói tin cho trạm trên mạng Ethernet với kích thước lớn hơn 1500 byte thì khi qua cầu nối số lượng byte dư sẽ bị chặt bỏ. Hình 2.12. Bridge của NETGEAR Người ta sử dụng Bridge trong các trường hợp sau: • Mở rộng mạng hiện tại khi ñã ñạt tới khoảng cách tối ña do Bridge sau khi xử lý frame ñã phát lại frame trên phần mạng còn lại nên tín hiệu tốt hơn bộ tiếp sức. • Giảm bớt tắc nghẽn mạng khi có quá nhiều trạm bằng cách sử dụng Bridge, khi ñó chúng ta chia mạng ra thành nhiều phần bằng các Bridge, các frame trong nội bộ tùng phần mạng sẽ không ñược phép qua phần mạng khác. Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 27 • ðể nối các mạng có giao thức khác nhau. • Một vài Bridge còn có khả năng lựa chọn ñối tượng vận chuyển. Nó có thể chỉ chuyển vận những frame của những ñịa chỉ xác ñịnh. Một số Bridge ñược chế tạo thành một bộ riêng biệt, chỉ cần nối dây và bật. Các Bridge khác chế tạo như card chuyên dùng cắm vào máy tính, khi ñó trên máy tính sẽ sử dụng phần mềm Bridge. Việc kết hợp phần mềm với phần cứng cho phép uyển chuyển hơn trong hoạt ñộng của Bridge. 2.3.5. Switch Switch hoạt ñộng ở Layer 2&3 trong mô hình OSI. Cisco Catalyst Layer 3: 3550, 3560, 3750 Series. Cisco Catalyst Layer 2: 2900XL/3500XL, 2940 Hình 2.13. Hoạt ñộng của Switch trong mô hình OSI Các port của Switch khác Collision Domain nhưng cùng Broadcast Domain. Nhiệm vụ của Switch • Quyết ñịnh khi nào chuyển tiếp một frame hay khi nào phải lọc (không chuyển tiếp) frame ñó, dựa trên ñịa chỉ MAC. • Học các ñịa chỉ MAC bằng cách kiểm tra ñịa chỉ MAC nguồn của mỗi frame nhận ñược. 28 Giáo trình Thiết kế mạng • Tạo môi trường không có vòng lặp (lớp 2) sử dụng giải thuật Cây Bao trùm - Spanning Tree Protocol (STP). Hình 2.14. Cisco Catalyst Switch 2950 series 2.3.5.1. Lọc hay chuyển tiếp frame ðể quyết ñịnh lọc hay chuyển tiếp một frame, switch sử dụng một bảng ñược xây dựng tự ñộng có liệt kê các ñịa chỉ MAC và các giao tiếp ñầu ra. Switch so sánh ñịa chỉ MAC ñích của một frame với bảng này ñể quyết ñịnh lọc hay chuyển tiếp nó. Nếu ñịa chỉ MAC ñích ñược tìm thấy trong bảng ñịa chỉ của switch, nó sẽ chuyển tiếp. Nếu ñịa chỉ MAC không thấy hoặc chính là ñịa chỉ giao tiếp gửi, nó sẽ lọc gói tin. 2.3.5.2. Học các ñịa chỉ MAC và tìm giao tiếp ra phù hợp Switches tạo bảng ñịa chỉ bằng cách lắng nghe trên các frame ñến và kiểm tra ñịa chỉ MAC nguồn trong frame ñó. Nếu frame vào switch và MAC nguồn không có trong bảng MAC. Switch tạo một giá trị cho bảng này. ðịa chỉ MAC ñược ñặt trong bảng này, cùng với giao tiếp mà từ ñó frame ñã ñến. Nếu switch không tìm thấy giao tiếp ra phù hợp với ñịa chỉ MAC ñích, switch tiến hành ñẩy các frame ra tất cả các giao tiếp (trừ giao tiếp Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 29 ñến). Switch chuyển tiếp tất cả các frame unicast chưa biết này ra tất cả các giao tiếp, chờ phản hồi ñể xây dựng bảng ñịa chỉ ñúng theo yêu cầu. Bảng 2.1. Mac Address Table Mac Address Table ------------------------------------------- Vlan Mac Address Type Ports ---- ----------- -------- ----- 1 0001.97d9.d701 DYNAMIC Fa0/6 1 0060.47a3.9eca DYNAMIC Fa0/5 1 0090.0c89.e41a DYNAMIC Gig1/2 1 00d0.ff7d.0904 DYNAMIC Fa0/1 2.3.6. Router Router là một thiết bị hoạt ñộng trên tầng mạng, nó có thể tìm ñược ñường ñi tốt nhất cho các gói tin qua nhiều kết nối ñể ñi từ trạm gửi thuộc mạng ñầu ñến trạm nhận thuộc mạng cuối. Router có thể ñược sử dụng trong việc nối nhiều mạng với nhau và cho phép các gói tin có thể ñi theo nhiều ñường khác nhau ñể tới ñích. Hình 2.15. Cisco Router 2800 Series Khác với Bridge hoạt ñộng trên tầng liên kết dữ liệu nên Bridge phải xử lý mọi gói tin trên ñường truyền thì Router có ñịa chỉ riêng biệt và nó chỉ tiếp nhận và xử lý các gói tin gửi ñến nó mà thôi. Khi một trạm muốn 30 Giáo trình Thiết kế mạng gửi gói tin qua Router thì nó phải gửi gói tin với ñịa chỉ trực tiếp của Router (Trong gói tin ñó phải chứa các thông tin khác về ñích ñến) và khi gói tin ñến Router thì Router mới xử lý và gửi tiếp. Khi xử lý một gói tin Router phải tìm ñược ñường ñi của gói tin qua mạng. ðể làm ñược ñiều ñó Router phải tìm ñược ñường ñi tốt nhất trong mạng dựa trên các thông tin nó có về mạng, thông thường trên mỗi Router có một bảng ñịnh tuyến (Router table). Dựa trên dữ liệu về Router gần ñó và các mạng trong liên mạng, Router tính ñược bảng ñịnh tuyến (Router table) tối ưu dựa trên một thuật toán xác ñịnh trước. Người ta phân chia Router thành hai loại là Router có phụ thuộc giao thức (The protocol dependent routers) và Router không phụ thuộc vào giao thức (The protocol independent router) dựa vào phương thức xử lý các gói tin khi qua Router. • Router có phụ thuộc giao thức: Chỉ thực hiện việc tìm ñường và truyền gói tin từ mạng này sang mạng khác chứ không chuyển ñổi phương cách ñóng gói của gói tin cho nên cả hai mạng phải dùng chung một giao thức truyền thông. • Router không phụ thuộc vào giao thức: Có thể liên kết các mạng dùng giao thức truyền thông khác nhau và có thể chuyển ñôi gói tin của giao thức này sang gói tin của giao thức kia, Router cũng chấp nhận kích thức các gói tin khác nhau (Router có thể chia nhỏ một gói tin lớn thành nhiều gói tin nhỏ trước khi truyền trên mạng). Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 31 Hình 2.16. Hoạt ñộng của Router trong mô hình OSI ðể ngăn chặn việc mất mát dữ liệu, Router còn nhận biết ñược ñường nào có thể chuyển vận và ngừng chuyển vận khi ñường ñi bị tắc nghẽn. Mục ñích sử dụng Router: • Router thường ñược sử dụng ñể nối các mạng thông qua các ñường dây thuê bao ñắt tiền. • Router có thể dùng trong một liên mạng có nhiều vùng, mỗi vùng có giao thức riêng biệt. • Router có thể xác ñịnh ñược ñường ñi an toàn và tốt nhất trong mạng nên ñộ an toàn của thông tin ñược ñảm bảo hơn. • Trong một mạng phức hợp khi các gói tin luân chuyển giữa các ñường và dễ xảy ra tình trạng tắc nghẽn của mạng thì các Router có thể ñược cài ñặt các phương thức nhằm tránh ñược tắc nghẽn. Các phương thức hoạt ñộng của Router: ñó là phương thức mà một Router có thể nối với các Router khác ñể qua ñó chia sẻ thông tin về mạng hiện có. Các chương trình chạy trên Router luôn xây dựng bảng chỉ ñường qua việc trao ñổi các thông tin với các Router khác. • Phương thức véc-tơ khoảng cách (Distance Vector): Mỗi Router luôn luôn truyền ñi thông tin về bảng ñịnh tuyến của mình trên mạng, thông qua ñó các Router khác sẽ cập nhật lên bảng ñịnh tuyến của mình. • Phương thức trạng thái ñường liên kết (Link state): Router chỉ truyền các thông báo khi có phát hiện có sự thay ñổi trong mạng và chỉ khi ñó các Router khác mới cập nhật lại bảng ñịnh tuyến. Một số giao thức hoạt ñộng chính của Router: RIP, IGRP, EIGRP, OSPF … 2.4. CÁC TỔ CHỨC CHUẨN HÓA VỀ MẠNG ðể các thiết bị phần cứng mạng của nhiều nhà sản xuất khác nhau có thể ñấu nối, trao ñổi thông tin ñược với nhau trong một mạng cục bộ 32 Giáo trình Thiết kế mạng thì chúng phải ñược sản xuất theo cùng một chuẩn. Dưới ñây là một số tổ chức chuẩn hóa quan trọng liên quan ñến các thiết bị mạng: • EIA (Electronic Industry Association - Hiệp hội Công nghiệp ñiện tử) • ðược thành lập năm 1924, EIA là một tổ chức của Mỹ sản xuất các thiết bị ñiện tử. EIA ñã công bố một số tiêu chuẩn liên quan ñến viễn thông và truyền thông ñiện toán và hoạt ñộng kết hợp chặt chẽ với các hiệp hội khác như ANSI (American National Standards Institute: Học viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ) và ITU (International Telecommunication Union: Hiệp hội viễn thông quốc tế). • Website của EIA: http://www.eia.org TIA (Telecommunications Industry Association) • TIA là Hiệp hội Công nghiệp viễn thông - một hiệp hội thương mại toàn cầu ñặt trụ sở chính tại Hoa Kỳ và ñại diện cho khoảng 600 công ty viễn thông. • Với sự hỗ trợ từ 600 thành viên, TIA tăng cường môi trường kinh doanh cho các công ty tham gia vào viễn thông, ñiện thoại di ñộng băng thông rộng không dây, công nghệ thông tin, mạng lưới, dây cáp, vệ tinh, truyền thông hợp nhất, liên lạc khẩn cấp và công nghệ xanh. TIA ñược công nhận bởi ANSI. • Website của TIA: http://www.tiaonline.org ISO (International Standard Organization) • ISO là Tổ chức chuẩn hóa quốc tế, là một tổ chức quốc tế thực hiện việc thống nhất và ñưa ra các chuẩn kết nối dùng chung cho các thiết bị viễn thông, máy tính,... • Một trong những chuẩn nổi tiếng của ISO là mô hình kết nối OSI. ANSI (American National Standard Institute) • ANSI là Viện Tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ, là cơ quan ñầu mối ñể ñiều phối việc xây dựng và sử dụng các tiêu chuẩn ñồng Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 33 thuận tự nguyện và ñồng thời là ñại diện cho nhu cầu và quan ñiểm của các bên liên quan của Hoa Kỳ trên diễn ñàn tiêu chuẩn hoá ở phạm vi toàn thế giới. IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) • IEEE là Viện các kỹ sư ñiện và ñiện tử, là một tổ chức khoa học nghề nghiệp ñược xây dựng nhằm mục ñích hỗ trợ các hoạt ñộng nghiên cứu khoa học, thúc ñẩy sự phát triển khoa học công nghệ trong các lĩnh vực ñiện tử, viễn thông, công nghệ thông tin, khoa học máy tính,... IEEE hiện có trên 350.000 thành viên là các kỹ sư, các nhà khoa học gia và sinh viên. Trong ñó hai tổ chức TIA và EIA kết hợp với nhau ñể ñưa ra nhiều ñặc tả cho các thiết bị truyền dẫn cũng như ñưa ra nhiều sơ ñồ nối dây. IEEE có nhiều tiểu ban (Committee). Trong ñó Tiểu ban 802 phụ trách về các chuẩn cho mạng cục bộ. Một số chuẩn mạng cục bộ quan trọng do tiểu ban này ñưa ra như: • IEEE 802.1: Các giao thức LAN tầng cao • IEEE 802.2: ðiều khiển liên kết lôgic • IEEE 802.3: Ethernet • IEEE 802.4: Token bus (ñã giải tán) • IEEE 802.5: Token Ring • IEEE 802.6: Metropolitan Area Network (ñã giải tán) • IEEE 802.7: Broadband LAN using Coaxial Cable (ñã giải tán) • IEEE 802.8: Fiber Optic TAG (ñã giải tán) • IEEE 802.9: Integrated Services LAN (ñã giải tán) • IEEE 802.10: Interoperable LAN Security (ñã giải tán) • IEEE 802.11: Wireless LAN (Wi-Fi certification) • IEEE 802.12: Công nghệ 100 Mbit/s plus • IEEE 802.13: (không sử dụng) • IEEE 802.14: Modem cáp (ñã giải tán) • IEEE 802.15: Wireless PAN 34 Giáo trình Thiết kế mạng o I EEE 802.15.1: Bluetooth certification o IEEE 802.15.4: ZigBee certification • IEEE 802.16: Broadband Wireless Access (WiMAX certification) o IEEE 802.16e: (Mobile) Broadband Wireless Access • IEEE 802.17: Resilient packet ring • IEEE 802.18: Radio Regulatory TAG • IEEE 802.19: Coexistence TAG • IEEE 802.20: Mobile Broadband Wireless Access • IEEE 802.21: Media Independent Handoff • IEEE 802.22: Wireless Regional Area Network • IEEE 802.23: Broadband ISDN system (ðang thử nghiệm) Các chuẩn do IEEE 802 ñịnh nghĩa thực hiện chức năng của tầng 2 trong mô hình tham chiếu OSI. Tuy nhiên, chúng chia tầng 2 thành hai tầng con (sublayer) là Tầng con ñiều khiển nối kết logic (LLC - Logical Link Control) và Tầng con ñiều khiển truy cập ñường truyền (MAC – Medium Access Control). Tầng con ñiều khiển truy cập ñường truyền ñảm bảo cung cấp dịch truyền nhận thông tin theo kiểu không nối kết. Trong khi tầng con ñiều khiển nối kết logic cung cấp dịch vụ truyền tải thông tin theo kiểu ñịnh hướng nối kết. LLC MAC Network Layer Logical Link Control 802.3 CSMA/CD 802.5 Token Ring Other LANS Physical Layer Network Layer Data Link Layer Physical Layer Hình 2.17. Kiến trúc mạng cục bộ theo IEEE 802 2.5. MẠNG ETHERNET 2.5.1. Lịch sử hình thành Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 35 Ethernet là một giao thức mạng chuẩn hóa việc truyền thông tin trong mạng cục bộ. Giao thức Ethernet ñược xếp vào lớp thứ hai trong mô hình OSI tức là tầng Data Link. Ngày nay, Ethernet ñã trở thành công nghệ mạng cục bộ ñược sử dụng rộng rãi. Sau hơn 30 năm ra ñời, công nghệ Ethernet vẫn ñang ñược tiếp tục phát triển những khả năng mới ñáp ứng những nhu cầu mới và trở thành công nghệ mạng phổ biến, tiện dụng. Ngày 22 tháng 5 năm 1973, Robert Metcalfe thuộc Trung tâm Nghiên cứu Palto Alto của hãng Xerox – PARC, bang California, ñã ñưa ra ý tưởng hệ thống kết nối mạng máy tính cho phép các máy tính có thể truyền dữ liệu với nhau và với máy in lazer. Lúc này, các hệ thống tính toán lớn ñều ñược thiết kế dựa trên các máy tính trung tâm ñắt tiền (mainframe). ðiểm khác biệt lớn mà Ethernet mang lại là các máy tính có thể trao ñổi thông tin trực tiếp với nhau mà không cần qua máy tính trung tâm. Mô hình mới này làm thay ñổi thế giới công nghệ truyền thông. Chuẩn Ethernet 10 Mbit/s ñầu tiên ñược xuất bản năm 1980 bởi sự phối hợp phát triển của 3 hãng: DEC, Intel và Xerox. Chuẩn này có tên DIX Ethernet (lấy tên theo 3 chữ cái ñầu của tên các hãng). Ủy ban 802.3 của IEEE ñã lấy DIX Ethernet làm nền tảng ñể phát triển. Năm 1985, chuẩn 802.3 ñầu tiên ñã ra ñời với tên IEEE 802.3 Carrier Sense Multiple Access with Collition Detection (CSMA/CD) Access Method vesus Physical Layer Specification. Mặc dù không sử dụng tên Ethernet nhưng hầu hết mọi người ñều hiểu ñó là chuẩn của công nghệ Ethernet. Ngày nay chuẩn IEEE 802.3 là chuẩn chính thức của Ethernet. IEEE ñã phát triển chuẩn Ethernet trên nhiều công nghệ truyền dẫn khác nhau vì thế có nhiều loại mạng Ethernet. Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ, tốc ñộ kết nối trong Ethernet không ngừng ñược nâng lên. Vào năm 1995, Fast Ethernet ra 36 Giáo trình Thiết kế mạng ñời. IEEE dùng 802.3u ñể quy chuẩn cho các tiêu chí có liên quan ñến Fast Ethernet. Tiếp ñến là 802.3z, 802.3ab, 802.3ae ... Có thể liệt kê các chuẩn mạng sử dụng giao thức CSMA/CD như sau: Chuẩn mạng 802.3: • Có tên là mạng Ethernet • Tốc ñộ truyền tải dữ liệu là 10 Mbit/s • Hỗ trợ 4 chuẩn vật lý là 10Base-5 (cáp ñồng trục dày), 10Base-2 (Cáp ñồng trục mỏng), 10Base-T (Cáp xoắn ñôi) và 10Base-F (Cáp quang). Chuẩn mạng 802.3u: • Có tên là mạng Fast Ethernet • Tốc ñộ truyền tải dữ liệu là 100 Mbit/s • Hỗ trợ 3 chuẩn vật lý là 100Base-TX (Cáp xoắn ñôi), 100Base-T4 (Cáp xoắn ñôi) và 100Base-FX (Cáp quang). Chuẩn mạng 802.3z: • Có tên là mạng Giga Ethernet • Tốc ñộ truyền tải dữ liệu là 1 Gbit/s • Hỗ trợ 3 chuẩn vật lý là 1000Base-LX (cáp quang), 1000Base-SX (cáp quang), 1000Base-CX (cáp ñồng bọc kim) Chuẩn mạng 802.3ab • Có tên là mạng Giga Ethernet over UTP • Tốc ñộ truyền tải dữ liệu là 1 Gbit/s • Hỗ trợ chuẩn vật lý 1000Base-TX sử dụng dây cáp xoắn ñôi không bọc kim. Chuẩn mạng 802.3ae (10 Gigabit Ethernet) 2.5.2. Một số chuẩn mạng Ethernet phổ biến 2.5.2.1. 10- Mbit/s Ethernet 10BASE-2: Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 37 • Còn gọi là ThinNet hoặc Cheapernet. • Sơ ñồ mạng dạng Bus. • Sử dụng dây cáp ñồng trục mỏng (thin coaxial cable), chiều dài tối ña của mỗi ñoạn mạng (network segment) là 185m. • Tốc ñộ truyền dữ liệu là 10 Mbit/s. • Tối ña cho phép 30 nút (máy tính) trên một ñoạn mạng. • Chiều dài tối thiểu giữa 2 node mạng là 0,5 mét. Mỗi ñầu dây có một ñầu nối BNC bấm vào. • Card mạng sử dụng cần có ñầu nối BNC ñể gắn ñầu nối hình chữ T vào (T-connector). • Sử dụng hai thiết bị ñầu cuối (Terminator) trở kháng 50Ω ñể gắn vào ñầu nối hình chữ T của hai máy ở hai ñầu dây mạng. Một trong hai ñầu cuối này phải nối tiếp ñất vào vỏ của máy tính. • Mạng thiết kế theo chuẩn 10Base-2 có giá thành rẻ nhất khi so với các chuẩn khác. Tuy nhiên tính ổn ñịnh của nó không cao, các ñiểm nối dây rất dễ bị hỏng tiếp xúc. Chỉ cần một ñiểm nối dây trong mạng không tiếp xúc tốt sẽ làm cho các máy khác không thể vào mạng ñược. 10BASE-T: • Sơ ñồ mạng dạng Star. • Sử dụng cáp xoắn ñôi (STP- Shielded Twisted Pair hoặc UTP - Unshielded Twisted Pair), Cat3 trở lên. Chiều dài tối ña của một segment là 100 m. • Có tốc ñộ truyền dữ liệu là 10 Mbit/s. • Sử dụng Hub hoặc Switch làm thiết bị trung tâm ñể nối các máy tính lại với nhau. • So với chuẩn 10 BASE-2 thì chuẩn 10 BASE-T ñắt hơn, nhưng nó có tính ổn ñịnh cao hơn: Sự cố trên một node mạng không ảnh hưởng ñến toàn mạng. FOIRL (Fiber-optic inter-repeater link): Các tiêu chuẩn gốc cho Ethernet qua cáp quang. 38 Giáo trình Thiết kế mạng 10BASE-F: Thuật ngữ chung cho họ Ethernet 10 Mbit/s qua cáp quang: 10BASE-FL, 10BASE-FB, 10BASE-FP. Trong số này thì 10BASE FL ñược sử dụng rộng rãi. 2.5.2.2. Fast Ethernet 100BASE-T: Một thuật ngữ chung cho họ ba chuẩn Ethernet 100 Mbit/s qua cáp xoắn ñôi. Bao gồm: 100BASE-TX, 100BASE-T4 và 100BASE-T2. Năm 2009, [cập nhật],100BASE-TX ñã hoàn toàn chi phối thị trường và thường ñược coi là ñồng nghĩa với 100BASE-T. • 100BASE-TX: Tốc ñộ 100Mbit/s qua cáp xoắn ñôi Cat5 (Chỉ dùng 2 trong 4 cặp). • 100BASE-T4: Tốc ñộ 100Mbit/s qua cáp xoắn ñôi Cat3 (Dùng cả 4 cặp), hoạt ñộng ở chế ñộ bán song công. • 100BASE-T2: Tốc ñộ 100Mbit/s qua cáp xoắn ñôi Cat3 (chỉ dùng 2 trong 4 cặp), có hỗ trợ chế ñộ song công. 100Base-FX: Tốc ñộ 100Mbit/s, sử dụng cáp sợi quang ña mode. 2.5.2.3. Gigabit Ethernet 1000BASE-T: Tốc ñộ truyền dữ liệu là 01 Gbps qua cáp UTP (Cat5 trở lên, nên dùng Cat5e). 1000BASE-SX: Tốc ñộ truyền dữ liệu là 01 Gbps qua cáp quang với sóng ngắn. 1000BASE-LX: Tốc ñộ truyền dữ liệu là 01 Gbps qua cáp quang với sóng dài. Tối ưu cho khoảng cách lớn hơn qua cáp quang ñơn mode. 1000BASE-CX: 01 Gbps Ethernet qua cáp ñồng ñặc biệt. Ra ñời trước 1000BASE-T, và bây giờ ñã lỗi thời. 2.5.2.4. 10-Gigabit Ethernet 10 Gigabit Ethernet (hoặc 10GE, 10GbE hay tiêu chuẩn GigE 10) lần ñầu tiên ñược công bố vào năm 2002 như IEEE 802.3ae-2002 và là chuẩn Ethernet nhanh nhất lúc bấy giờ. Tốc ñộ truyền dữ liệu trên lý thuyết là 10 Gbps, gấp mười lần so với Gigabit Ethernet. 2.5.2.5. 100-Gigabit Ethernet Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 39 100 Gigabit Ethernet, hoặc 100GbE hiện ñang ñược phát triển bởi IEEE (tính ñến 9/2009). 2.6. THIẾT KẾ HẠ TẦNG CÁP MẠNG Các sự cố về mạng thường do nhiều nguyên nhân. Các nghiên cứu chỉ ra rằng trong nhiều trường hợp, mạng xảy ra sự cố chủ yếu do sự yếu kém của hệ thống cáp. Và những thiết lập tiêu chuẩn – khuyến cáo cấu trúc hệ thống cáp chuẩn có thể loại bỏ ñáng kể thời gian chết này. Một yếu tố quan trọng là hệ thống cable có cấu trúc cần phải ñược ñưa vào danh mục quan trọng, mặc dù nó tồn tại như các thành phần mạng khác và chỉ ñại diện cho 5% tổng số vốn ñầu tư mạng. Cáp có cấu trúc là những chỉ dẫn cần phải thiết lập tiêu chuẩn ñể ñáp ứng với nhu cầu thoại và truyền dữ liệu ngày nay và trong tương lai. ðây là một hệ thống cung cấp cách tiếp cận "có cấu trúc” toàn bộ hệ thống cáp - một hợp ñơn hỗn các phương tiện truyền thông mạng mà trong ñó nó xử lý tất cả lưu lượng truy cập thông tin như thoại, dữ liệu, video, và thậm chí xây dựng hệ thống quản lý phức tạp. Nói tóm lại, nó ñược mô tả như một hệ thống bao gồm bộ các sản phẩm truyền dẫn, áp dụng với quy tắc thiết kế kỹ thuật cho phép người dùng sử dụng các ứng dụng thoại, dữ liệu, và tín hiệu theo cách ước lượng tối ña hóa dữ liệu. Cáp có cấu trúc chia cơ sở hạ tầng toàn bộ thành các khối quản lý và sau ñó tích hợp các khối ñể cấu thành mạng có hiệu năng cao. Cấu trúc cáp cũng cung cấp khả năng quản trị và quản lý. Tất cả các loại cáp ñảm ñương các công việc nội bộ khác nhau, chấm dứt sự tập trung thụ ñộng- kết nối trong phòng mạng. Tập hợp nhãn ñơn giản và cơ cấu màu nhằm xác ñịnh dễ dàng và nhanh chóng trạng thái của công việc. Do ñó, nó cung cấp một ñiểm duy nhất cho tất cả các yêu cầu về quản trị và quản lý. Một yếu tố khác là quản lý thay ñổi, kiến trúc hệ thống liên tục thay ñổi khi hệ thống tăng trưởng. Và kiến trúc cáp phải ñáp ứng yêu cầu này với mức phức tạp tối thiểu. Việc cung cấp một bảng ñiều khiển trung tâm, cung cấp tính linh hoạt ñể bổ sung, di chuyển, và thay ñổi. Những 40 Giáo trình Thiết kế mạng thay ñổi có thể tạo ñiều kiện cho sự ñơn giản hóa chuyển ñổi trên cáp nối. Ngoài ra, cấu trúc cáp cũng là công nghệ ñộc lập. Những lợi thế của cáp cấu trúc là: • Tính thống nhất : Một hệ thống cáp có cấu trúc phải giống nhau cho hệ thống cáp dữ liệu, thoại và video. • Hỗ trợ cho nhiều nhà cung cấp thiết bị - Một tiêu chuẩn dựa trên hệ thống cáp sẽ hỗ trợ ứng dụng và phần cứng, ngay cả với nhiều nhà cung cấp. • ðơn giản hóa di chuyển / bổ sung / thay ñổi - hệ thống cáp cấu trúc có thể hỗ trợ bất kỳ thay ñổi trong hệ thống. • ðơn giản hóa xử lý sự cố - Với hệ thống cáp cấu trúc, các vấn ñề khiến mạng gặp sự cố ít khả năng xảy ra, dễ dàng hơn ñể cô lập và sửa chữa. • Hỗ trợ cho các ứng dụng tương lai - hệ thống cáp cấu trúc hỗ trợ các ứng dụng trong tương lai như ña phương tiện, hội nghị truyền hình, v..v với chi phí nâng cấp ít hoặc không có. Một ưu ñiểm chính của hệ thống cáp có cấu trúc là cô lập lỗi. Bằng cách chia toàn bộ cơ sở hạ tầng thành những khối quản lý ñơn giản, rất dễ dàng ñể kiểm tra và cô lập những vị trí lỗi cụ thể và sửa chữa chúng với ảnh hưởng tối thiểu ñến hệ thống mạng, ñiều này làm giảm chi phí bảo trì. Cấu trúc hệ thống cáp ñang nhanh chóng trở thành chuẩn cho các mạng nhỏ, vừa và lớn. 2.6.1. Các tiêu chuẩn về cáp mạng 2.6.1.1. Các tiêu chuẩn quốc tế TIA không phải là cơ quan tiêu chuẩn duy nhất xem xét hiệu suất cáp mở rộng. Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế (ISO) ñã tiến hành ñịnh nghĩa tiêu chuẩn của CAT 6 và CAT 7. Thể loại CAT 6 chỉ ñịnh các thông số truyền dẫn tối ña 200 MHz trong khi ñó cáp CAT 7 mở rộng ñến 600 MHz. Những chỉ dẫn của CAT 6 và 7 về thông số kỹ thuật sẽ ñược bao gồm trong ấn bản thứ hai của tiêu chuẩn ISO/IEC 11801 . Tuy nhiên, ñịnh nghĩa của CAT 6 và 7 ñang ở giai ñoạn ñầu, chưa ñược xét duyệt ở Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 41 Hoa Kỳ vào lúc này. Sự phê duyệt cuối cùng dự kiến ñến năm 2000. Tham khảo tài liệu hướng dẫn tiêu chuẩn EIA /TIA trong Phụ lục I. 2.6.1.2. Tiêu chuẩn công nghiệp Lợi thế của tiêu chuẩn công nghiệp là những hiểu biết làm cho cáp tương thích ñược với các ứng dụng tiêu chuẩn. ðiểm bất lợi chính nằm ở thời gian phê duyệt các tiêu chuẩn. Tiêu chuẩn cuối cùng cũng có thể khác với ñề nghị ban ñầu, nhưng thường thì sự khác biệt này ở mức tối thiểu. Ví dụ, tiêu chuẩn ñề xuất cho CAT 6 là 250 MHz, và tiêu chuẩn ñề nghị cho CAT 7 là 600 MHz. ðiều quan trọng cần nhớ là: tiêu chuẩn ñề xuất ñược cải tiến hơn cáp CAT 5 và CAT 5e, phục vụ tốc ñộ tốt hơn cho các ứng dụng trong tương lai. 2.6.1.3. Các tiêu chuẩn cho cấu trúc cáp Các nhà quản lý mạng ñối mặt với một thử thách khó khăn khi lắp ñặt một cơ sở mới của công ty. Họ phải ñảm bảo rằng tất cả các vị trí nhân viên có thể truy cập vào mạng LAN doanh nghiệp, và chắc chắn các vị trí này có thể tương tác thành công với tiềm năng phạm vi rộng lớn của công nghệ mạng LAN tốc ñộ cao mới, từ ñó những công nghệ này nhanh chóng ñạt ñược tầm quan trọng với chi phí hiệu quả. Giải pháp cho những thách thức này nằm trong việc thực hiện một hệ thống cáp cấu trúc tại một cơ sở mới. Một hệ thống như phải mở rộng ñến tất cả các khu vực làm việc của nhân viên và có khả năng hỗ trợ tất cả các công nghệ mạng LAN hiện có và tất cả các công nghệ mới, công nghệ mạng LAN tốc ñộ cao ñang phát triển, vì chúng ta không thể dự ñoán năng lực cao nhất sẽ ñạt ñược tại bất cứ lúc nào trong tương lai. Một nhóm, trong ñó tập hợp tiêu chuẩn ñối với dây dữ liệu có cấu trúc ở Hoa Kỳ, là Hiệp hội Công nghiệp viễn thông, hay TIA. Tiêu chuẩn TIA 568A ñịnh nghĩa nhiều loại CAT hoặc ñánh giá về hiệu suất của cấu trúc hệ thống dây, với CAT 5 là cao nhất hiện ñang ñược chuẩn hóa. Chuẩn TIA 568A CAT 5 là cơ sở cho nhiều công nghệ LAN mới tốc ñộ cao. 2.6.1.4. ðiểm nổi bật của các tiêu chuẩn EIA/TIA-568A Mục ñích: 42 Giáo trình Thiết kế mạng • ðể xác ñịnh một nguyên tắc chung về hệ thống cáp viễn thông dành cho thoại và dữ liệu nhằm hỗ trợ môi trường ña sản phẩm, ña nhà cung cấp. • ðể ñịnh hướng cho việc thiết kế các thiết bị viễn thông và sản xuất cáp nhằm phục vụ cho các doanh nghiệp thương mại • ðể cho phép lập kế hoạch, lắp ñặt một hệ thống cấu trúc cáp cho tòa nhà thương mại có khả năng hỗ trợ ña dạng các nhà mạng. • ðể thiết lập hiệu suất và tiêu chuẩn kỹ thuật cho các loại hình kết nối cáp và phần cứng, cho việc thiết kế và lắp ñặt hệ thống cáp Phạm vi: • Các yêu cầu cho một hệ thống cáp có cấu trúc có thể sử dụng hơn 10 năm • ðặc ñiểm ñịa chỉ: (a) Phương tiện công nhận - cáp và phần cứng kết nối (b) Hiệu suất (c) Hình trạng (d) Khoảng cách cable (e) Thực hành cài ñặt (f) Giao diện người dùng (g) Hiệu suất kênh Các yếu tố của cable : • Cáp ngang: a) ðầu kết nối ngang (HC) b) Cable ngang c) ðiểm chuyển tiếp (tùy chọn) d) ðiểm củng cố (tùy chọn) e) Viễn thông-Outlet (ðầu kết nối (TO) • Khoảng cách tối ña cho cáp ngang Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 43 Hình 2.17. Cáp ngang 90m là khoảng cách từ trạm viễn thông tới hộp Outlet, 10m từ hộp outlet tới máy trạm. • Cable ñường xương sống: a) Cổng kết nối chính (MC) b) ðường trục cáp nội vi c) ðầu kết nối trung gian (IC) d) ðường trục cáp ngoại vi Vùng làm việc (WA) Hộp viễn thông (TS) Thiết bị trong phòng (ER) ðiều kiện ñi vào (EF) Quản trị ** ** Mặc dù quản trị chỉ ở mức ñộ hạn chế, ñặc trị trên quản trị viễn thông là ANSI/EIA/TIA-606. 2.6.2. Cấu trúc cáp Thiết kế ñánh giá hệ thống cáp: Sáu hệ thống con của một hệ thống cáp có cấu trúc như sau: 2.6.2.1. ðiều kiện xây dựng 44 Giáo trình Thiết kế mạng ðiều kiện xây dựng cung cấp các cơ sở cho lối vào mà tại ñó cable bên ngoài giao diện với cable xương sống nội vi. Những yêu cầu vật lý của giao tiếp mạng ñược ñịnh nghĩa trong tiêu chuẩn EIA/TIA-569. 2.6.2.2. Trang thiết bị phòng Các khía cạnh thiết kế của phòng thiết bị ñược quy ñịnh trong tiêu chuẩn EIA/TIA-569. Thiết bị phòng thường là thiết bị nhà phức tạp cao hơn hộp viễn thông. Một thiết bị phòng có thể cung cấp bất kỳ hoặc tất cả các chức năng của hộp viễn thông. 2.6.2.3. Cable ñường trục Cáp xương sống cung cấp kết nối giữa các hộp viễn thông với thiết bị phòng và các lối vào cơ sở. Nó bao gồm các loại cáp ñường trục, trung gian và ñầu kết nối chính, thiết bị ñầu cuối và dây nối hoặc jumpe, ñược sử dụng cho kết nối ñường trục tới ñường trục. ðiều này bao gồm: • Kết nối dọc giữa các tầng (risers) • Cáp giữa một phòng thiết bị và cổng vào cơ sở cáp tòa nhà • Cáp giữa các tòa nhà Các loại cáp ðược công nhận Khoảng cách ñường trục tối ña 100 ohm UTP (24 hoặc 22 AWG) 800 m (2625 ft) Voice * 150 ohm STP 90 mét (295 ft) li ệu * Cáp quan ña chế ñộ 62.5/125 µm 2.000 m (6560 ft) Cáp quan ñơn chế ñộ 8.3/125 µm 3.000 m (9840 ft) Lưu ý: khoảng cách ñường trục phụ thuộc ứng dụng. Khoảng cách tối ña nêu trên dựa trên truyền dẫn bằng giọng nói cho UTP và truyền dữ liệu cho STP và quang. Khoảng cách 90m STP áp dụng cho các ứng dụng băng thông với quang phổ từ 20 MHz ñến 300 MHz. Khoảng cách 90m cũng áp dụng cho UTP ở băng thông quang phổ như 5 MHz - 16 MHz cho 3 CAT, 10 MHz 20 MHz cho Cat 4 và 20 MHz 100 MHz cho CAT 5. Yêu cầu thiết kế khác: • Mô hình Star • Bridge và tap không ñược cho phép Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 45 • Kết nối jumper chính và qua trung gian hoặc chiều dài dây nối không ñược vượt quá 20 mét (66 feet) • Mặt ñất phải ñáp ứng các yêu cầu quy ñịnh tại EIA/TIA 607 • Thiết bị kết nối vào mạng trục cáp dài 30m (98ft) hoặc ít hơn • Cáp xương sống phải ñược cấu hình trong mô hình Star. Mỗi kết nối chéo ngang- ñược kết nối trực tiếp ñến một chéo chính hoặc kết nối vào một kết nối qua trung gian, sau ñó tới kết nối chính. • Các xương sống ñược giới hạn không quá hai bậc cấp ñộ của kết nối chéo (chính và trung gian). Không có nhiều hơn một kết nối chéo có thể tồn tại giữa kết nối chính và kết nối ngang, không quá ba kết nối có thể tồn tại giữa hai kết nối chéo ngang. • Tổng số khoảng cách ñường trục tối ña là 90m (295ft) ñược chỉ ñịnh cho băng thông cao trên trục ñồng. Khoảng cách này là dành cho xương sống chạy không gián ñoạn. (Kết nối không qua trung gian). • Khoảng cách giữa các ñầu cuối vào phòng chính và qua kết nối cần ñược ñược tiêu chuẩn hóa và tạo sẵn cho các nhà cung cấp dịch vụ. • Phương tiện truyền thông ñược công nhận có thể ñược sử dụng riêng lẻ hoặc kết hợp, do yêu cầu của tiến trình cài ñặt. Số lượng sửa chữa và vật liệu cần thiết trong xương sống phụ thuộc vào khu vực phục vụ. • Tránh cài ñặt nơi có nguồn cao có thể khi tồn tại EMI /RFI 46 Giáo trình Thiết kế mạng Hình 2.18. Kết nối chéo chính Xác ñịnh cable ñường trục theo mạng hình sao Khoảng cách cáp ñường trục TIA (MC tới HC) • Singlemode Fiber ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 3000m (9840ft) • 62,5/125um Multimode Fiber ... ... ... ... ... 2000m (6560ft) • Cable ñồng UTP ứng dụng <5MHz ... ... ... .. 800m (2625ft) 2.6.2.4. Hộp viễn thông Một hộp viễn thông là khu vực chứa trong một ngôi nhà mà tại ñó tập hợp hệ thống thiết bị cáp viễn thông. ðiều này bao gồm cấu trúc ñầu cuối và / hoặc kết nối chéo cho hệ thống cáp ngang và ñường trục. Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 47 Hình 2.19. Hộp viễn thông 2.6.2.5. Cable ngang Hệ thống cáp ngang kéo dài từ hộp outlet viễn thông trong khu vực làm việc kết nối ngang qua hộp viễn thông. Nó bao gồm các hộp outlet viễn thông, một ñiểm hợp nhất hoặc tùy chọn kết nối ñiểm chuyển tiếp, cáp ngang, thiết bị ñầu cuối, dây nối (hoặc jumper) bao gồm các kết nối chéo ngang. • Bao gồm thiết bị khách hàng • Dây thiết bị HC • Dây nối / jumper kết nối chéo sử dụng trong HC, bao gồm thiết bị cáp / dây, không nên vượt quá 6m (20ft) • Cáp ngang tối ña 90m (295ft) • TP hoặc CP (tùy chọn) • Outlet viễn thông / ñầu nối (TO) • Thiết bị dây WA Lưu ý: Thực hiện phụ cấp cho các thiết bị dây WA là 3m (9.8ft). Phụ cấp 10m (33ft) ñã ñược cung cấp cho chiều dài kết hợp của các dây nối/jumper kết nối chéo và thiết bị cáp/dây trong HC, bao gồm trang thiết bị dây WA. Một số ñặc ñiểm cụ thể cho hệ thống cáp ngang phụ bao gồm: • Chỉ rõ các thành phần ứng dụng không ñược cài ñặt như một phần của hệ thống cáp ngang.Khi cần thiết, chúng ñược ñặt bên ngoài các outlet viễn thông hoặc kết nối ngang - (ví dụ splitters, baluns) 48 Giáo trình Thiết kế mạng • Những nơi gần nhau của cáp ngang tới nguồn EMI sẽ ñược ñưa vào danh mục • ðiều kiện công nhận là Cables ngang: a) Một ñiểm chuyển ñổi (TP) ñược cho phép giữa các hình thức khác nhau của cùng một loại cáp (tức là nơi cáp kết nối vào vòng dây cáp) b) Cáp ñồng trục 50Ω ñược công nhận bởi 568-A nhưng không nên dùng cho cáp mới cài ñặt. c) Các outlet có thể cung cấp. Những outlet này ñược bổ sung vào mà không thể thay thế các yêu cầu tối thiểu của tiêu chuẩn. d) Bridge và Splices không ñược phép sử dụng trên cáp ngang ñồng trục 2.6.2.6. Vùng làm việc Các outlet viễn thông phục vụ như giao tiếp khu vực làm việc tới hệ thống cáp. Một vài chi tiết kỹ thuật liên quan ñến khu vực cáp bao gồm: • Thiết bị dây ñược giả ñịnh có hiệu năng giống dây nối cùng loại và category • Khi sử dụng, các adapter ñược coi là tương thích với khả năng truyền dẫn của thiết bị mà nó kết nối. • ðộ dài cáp ngang ñược quy ñịnh với giả ñịnh rằng chiều dài cáp tối ña là 3m (10ft) Những thành phần vùng làm việc: • Trạm thiết bị máy vi tính, dữ liệu ñầu cuối, ñiện thoại,… • Môñun lõi cáp nối, bộ tương thích cáp PC, jumper,… • Bộ ñiều chế, phải ñược mở rộng tới Outlet viễn thông,.. Ghi chú: Cho việc thiết lập khoảng cách liên kết ngang cực ñại, chiều dài tối ña kết hợp 10m (33ft) kết hợp với cáp nối (hoặc jumper) và (hoặc cáp thiết bị trong vùng làm việc và trạm viễn thông). Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 49 2.6.3. Cáp mạng Cáp là phương tiện qua ñó thông tin ñược di chuyển từ một thiết bị mạng này tới mạng khác. Một số loại cáp, thường ñược dùng với mạng LAN. Trong một số trường hợp, một mạng sẽ sử dụng chỉ một loại cáp; các mạng khác sẽ sử dụng nhiều loại cáp khác nhau. Các loại cáp chọn cho một mạng lưới liên quan ñến topology của mạng, giao thức, và kích cỡ. Sự hiểu biết ñặc ñiểm của loại cáp và làm thế nào liên kết ñến các vùng khác của một mạng là cần thiết cho sự phát triển thành công của một mạng. 2.6.3.1. Cable xoắn ñôi không vỏ bọc Cable UTP có thể khác nhau từ ñiện thoại, lớp dây ñể ñạt tới tốc ñộ cao. Loại cable này có 4 cặp bên trong vỏ bọc. Mỗi cặp xoắn ñược ñánh số khác nhau/inch ñể giúp loại bỏ sự nhiễu từ cặp bên cạnh và các thiết bị ñiện khác. UTP có thể hỗ trợ ñiện thoại, 4 & 16 Mbit/s Token Ring, Ethernet, 100 Mbit/s Ethernet, FDDI lõi ñồng (CDDI), 155 Mbit/s ATM. Cáp UTP ñược EIA/TIA chuẩn hóa. Trong số những giá trị tốt nhất về giá cả là CAT 3 và CAT 5. Tuy nhiên, CAT 3 ñược xếp vào loại 10 MHz, phù hợp với Ethernet (10 Mbit/s), và CAT 5 100 MHz, thích hợp cho Fast Ethernet (100 Mbit/s) và ATM (155 Mbit/s). Ngoài ra còn có CAT5e (Enhanced Category 5). ðây là tiêu chuẩn ñược phê duyệt gần ñây, thiết kế cho việc trao ñổi an toàn hơn khi truyền Fast Ethernet song công. Sự khác biệt chính giữa CAT 5 và CAT 5e có thể thấy trên các thông số kỹ thuật và hiệu suất ñược nâng lên một chút. Cáp UTP nói chung là có dây trong topology star vì những lợi thế xử lý sự cố liên kết trong topology star. 2.6.3.2. Cáp xoắn ñôi bọc lõi Một bất lợi của UTP là nó dễ bị nhiễu sóng tần số vô tuyến ñiện. Cáp xoắn ñôi bọc lõi phù hợp cho các môi trường có sự ảnh hưởng của ñiện. Nó có một màng che chắn có thể chặn các nhiễu ñiện, nhưng ñiều này khiến cho cáp cồng kềnh và thường rất khó ñể giao tiếp với một kết nối dữ liệu. Tuy nhiên, một phiên bản mới của STP cáp ñược giới thiệu 50 Giáo trình Thiết kế mạng của công ty như ITT Datacomm sử dụng RJ-45 connector. Không nhưng không phức tạp mà còn rất dễ dàng ñể làm việc và mang lại khả năng truyền tải nhiều dữ liệu hơn UTP. 2.6.3.3. Cable quang Cáp sợi quang bao gồm một lõi thủy tinh bao quanh bởi nhiều lớp vật liệu bảo vệ. Cáp quang có khả năng cung cấp băng thông rất cao và không phụ thuộc vào tiếng ồn. Nó sử dụng ánh sáng ñể truyền tín hiệu thay thế cho tín hiệu ñiện tử, loại bỏ các vấn ñề của nhiễu ñiện. ðiều này làm cho nó lý tưởng cho các môi trường với sự ảnh hưởng của ñiện từ lớn và ñây cũng là một tiêu chuẩn cho mạng kết nối giữa các tòa nhà, do nó không bị ảnh hưởng bởi những tác ñộng của ñộ ẩm và sét. Cáp quang có khả năng truyền tín hiệu với một khoảng cách xa hơn so với cáp ñồng trục hoặc cable xoắn, ñồng thời có khả năng mang theo thông tin ở tốc ñộ lớn. Năng lực này phù hợp với khả năng giao tiếp cho các dịch vụ như hội nghị video và các dịch vụ tương tác. Tuy nhiên, việc sử dụng cáp sợi quang ñòi hỏi chi phí ñáng kể về ñầu tư ban ñầu, kết nối, ñầu nối, jumper cáp, các công cụ và card giao diện mạng. ðây là vấn ñề chính ñể cài ñặt và thay thế. Có hai loại sợi cáp quang-ña chế ñộ (MMF) và ñơn chế ñộ (SMF). Ánh sáng ñược truyền thông qua các lõi của sợi quang. ða sợi, với ñường kính lõi phổ biến là 62,5 micron hoặc 50 micron, ñược thiết kế cho khớp nối ánh sáng từ ñèn LED có chi phí thấp dựa trên liên kết. Sợi ñơn mode có ñường kính lõi là 10 micron, chỉ thích hợp cho laser truyền dẫn. Nhiều cơ sở cài ñặt sợi quang hỗ trợ mạng LAN như là phần xương sống ña phương thức, vì hầu hết các tốc ñộ hiện tại là thiết bị LAN -10 hoặc 100 Mb/s dựa trên ñèn LED. Gigabit Ethernet hoạt ñộng ở mức 1,25 Gbps là quá nhanh cho LED và yêu cầu sử dụng tia laser. Theo truyền thống, laser dựa trên truyền dữ liệu ñược sử dụng với chất sợi ñơn Mode. Các tiêu chuẩn 1000Base-X ñã giới thiệu laser dựa trên truyền dẫn quang trên sợi ña mode và với lớp vật lý khác biệt so với trước. Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 51 2.6.3.4. Sự phát triển của các loại cable UTP Năm 1991 với việc công bố tiêu chuẩn TIA/EIA-568, thuật ngữ "CAT" ñược sử dụng như biệt ngữ chỉ việc cài ñặt cáp và quản lý mạng LAN ñể mô tả các ñặc tính hiệu suất của hệ thống cáp UTP. Ban ñầu, cáp CAT 3 sử dụng rộng rãi nhât trong các hệ thống cáp có cấu trúc có khả năng mang lưu lượng thoại và truyền dẫn 10Base-T LAN. CAT 4 ñược giới thiệu ngay sau ñó khi nó cung cấp khả năng cao hơn ở tốc ñộ 16 Mb/s mạng Token Ring. Với dòng Base-TX, CAT 4 nhanh chóng ñược thay thế bởi CAT 5, ñược sử dụng rộng rãi cho tới ngày nay. Gần ñây, nó dần ñược thay thế bởi Gigabit Ethernet (1000Base-T). Cụ thể, 1000Base-T sẽ yêu cầu ñặc tả kỹ hơn về hiệu suất so với cáp Cat 5 UTP trong quá khứ. Ngoài ra, do sự ảnh hương bởi tiếng ồn, một loại cáp mới (5E) ñã ñược xác ñịnh ñể hỗ trợ tốt hơn 1000Base T mới. Danh mục Cable Thiết kế hỗ trợ cho ứng dụng mạng cụ thể Năm ban hành chuẩn cable CAT 3 Thoại, 10Base-T 1991 CAT 4 Token Ring 16Mb/s 1993 CAT 5 100 Base-TX (Fast Ethernet) 1994 CAT 5E 1000 Base-T (Giga Ethernet) 1998 CAT 6,7 Chưa ñề xuất Chưa xác ñịnh Gigabit Ethernet: tác nhân cho những ñề xuất yêu cầu chuẩn cable mới. Các khách hàng tiềm năng của Gigabit Ethernet ñã có những ý tưởng và thảo luận trong ngành công nghiệp mạng. Dự thảo IEEE 802.3 xác ñịnh tiêu chuẩn Gigabit Ethernet ñược phát triển trong hai năm. Các ñặc ñiểm kỹ thuật cho 802.3z Gigabit Ethernet qua cáp quang và cáp Twinax (1000Base SX, LX và CX) ñã ñược phê chuẩn vào tháng 6 năm 1998. Họ tiêu chuẩn IEEE 802.3z (1000Base-SX & 1000Base-LX) xác ñịnh các yêu cầu cho hoạt ñộng Gigabit Ethernet qua sợi cáp quang ña và ñơn mode. Tiêu chuẩn này ñược phê chuẩn vào tháng 6 năm 1998. Ban ñầu, người dùng cuối sẽ triển khai Gigabit Ethernet trong mạng xương sống của họ, nơi phương tiện ñược lựa chọn. Tiêu chuẩn IEEE 802.3ab 52 Giáo trình Thiết kế mạng (1000Base-T) sẽ ñược phê chuẩn vào năm 1999, mở ñường cho việc triển khai Gigabit Ethernet cho máy tính ñể bàn trong quá trình cài ñặt CAT 5 hoặc cáp Cat 5E xoắn ñôi. ðối với truyền hình hội nghị và Tele-medicine, Gigabit Ethernet là công nghệ thích hợp cho các ứng dụng ưu tiên và quan trọng. Các phần cứng cần thiết ñể ñược cài ñặt cho Gigabit Ethernet là Gigabit hub/switch, UTP Cat E5 trở lên. Workgroup IEEE 802.3 hình thành trong tháng 7 năm 1996, mục tiêu ban ñầu là phê duyệt và công bố tiêu chuẩn IEEE 802.3z tới tháng 01 năm 1998. Trên thực tế là tháng 6 năm 1998. Lý do cho sự chậm trễ nằm ở sự phức tạp của dữ liệu khi chạy tốc ñộ Gigabit trên sợi ña mode. Mục tiêu ban ñầu là hỗ trợ ổ quang ña mode với khoảng cách tối ña là 500 mét, nhằm hỗ trợ xương sống kiến trúc trong một khuôn viên trường. Mặc dù khoảng cách ñạt ñược cho một số loại sợi ña mode, nhưng trên thực tế khoảng cách tối ña ñược giới hạn xuống. Chuẩn Gigabit Ethernet Loại phương tiện hỗ trợ Thời gian công bố 1000Base-SX (802.3z) Sợi ña mode Tháng 6 - 1998 1000Base-LX (802.3z) Sợi ñơn và ña mode Tháng 6 - 1998 1000Base-CX (802.3z) Thiết bị nội vi Tháng 6 - 1998 1000Base-T (802.3ab) CAT 5,5E UTP Năm 1999 2.6.3.5. Cable CAT5E Một loại cáp mới 5E (Nâng cao) ñang ñược quy ñịnh rõ ràng ñể xử lý các thách thức về lưu lượng truy cập gigabit. Các chi tiết kỹ thuật cho loại cáp 5E và thủ tục kiểm nghiệm ñề xuất theo tài liệu SP4194 TIA và SP4195. Yêu cầu cho việc trả về Return Loss và ELFEXT sẽ ñược thêm vào SP4195 dự kiến sẽ ñược công bố như phụ lục 4 cho TIA/EIA-568-A. SP4194 dự kiến sẽ ñược công bố như là một hệ thống kỹ thuật (TSB-95) ñược gắn chặt giới hạn cho cài ñặt cáp CAT 5 với các tham số như NEXT, FEXT, và Return Loss ñể cung cấp cho cải thiện tiếng ồn trong thiết bị 1000Base-T. Hiện nay TIA hoàn thành SP4194 và SP4195, trong một nỗ lực ñể xác ñịnh các thông số cáp mới (ELFEXT, Return Loss, và skew) trước khi chuẩn 1000Base-T ñược công bố. Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 53 2.6.3.6. Cable CAT 6 & 7 Gần ñây, ñã từng có nhiều suy ñoán về tương lai có thể có tiêu chuẩn cáp CAT 6 & 7. Vậy thực sự là cần tiêu chuẩn CAT 6 & 7 vào thời ñiểm này? Không có ứng dụng mạng LAN có hiệu suất cáp vượt CAT 5E. Thảo luận ban ñầu về khái niệm của CAT 6 & 7 ñược ñề ra tại TIA, nhưng chưa xác ñịnh ñược một ñặc tả cụ thể nào. Vào thời gian này, mức giới hạn tần số và các thông số kỹ thuật cáp vẫn còn ñang ñược thảo luận. Phê duyệt cuối cùng của bất cứ tiêu chuẩn tiềm năng CAT 6 & 7 có lẽ là ít nhất 1-2 năm tới. Vì không có ñịnh nghĩa cho CAT 6 & 7 ñược xuất bản, chưa thể kiểm tra cho hệ thống cáp “CAT 6 & 7”. 2.6.3.7. So sánh các loại cáp Loại Cable Chi phí Cài ñặt Công suất ðộ dài EMI Thinnet ðồng Ít hơn STP Rẻ, dễ dàng 10Mbit/s 185m Dễ hỏng hóc hơn UTP Thicknet ðồng Cao hơn STP, ít hơn cable sợi Dễ dàng 10Mbit/s 500m Dễ hỏng hóc hơn UTP Xoắn ñôi bọc vỏ (STP) Cao hơn UTP, it hơn thicknet Dễ dàng 16-500Mbit/s 100m Dễ hỏng hóc hơn UTP Xoắn ñôi không bọc vỏ (UTP) Thấp nhất Rẻ/dễ dàng 10-100Mbit/s 100m Khó hư hỏng Sợi quang Tốn kém nhất ðắt/Khó khăn 100-200.000 Mbit/s 10s/km Không hỏng hóc Khi so sánh các loại cáp, nhớ rằng các ñặc tính mà ta quan sát phụ thuộc nhiều vào việc triển khai, chẳng hạn như card mạng, hub, và các thiết bị sử dụng. Có thể chúng ta ñã từng nghĩ rằng cáp UTP sẽ không bao giờ hỗ trợ tốc ñộ dữ liệu trên 4Mbit/s ñáng tin cậy, nhưng tốc ñộ dữ liệu 100Mbit/s ñang phổ biến. Một số so sánh giữa các loại cáp là ñáng tham khảo. Ví dụ, mặc dù sợi cáp quang tốn kém về cơ sở cho một lần triển khai, nhưng ta có ñược chi phí hiệu quả nhất khi bạn cần thay thế cáp cho nhiều km. ðể xây dựng một dây cáp ñồng chiều dài nhiều km, 54 Giáo trình Thiết kế mạng bạn cần phải cài ñặt lặp tại một số ñiểm dọc theo dây cáp ñể khuyếch ñại tín hiệu. ðiều này có thể vượt qua chi phí ban ñầu cho việc chạy một sợi cáp quang. 2.6.3.8. Chi tiết danh mục các loại CAT Chỉ dẫn danh mục EIA/TIA cung cấp tốc ñộ truyền dẫn cho các loại CAT sau ñây: • CAT 1 : Không có tiêu chí hiệu suất • CAT 2 : ñạt tới 1MHz (sử dụng cho dây thoại) • CAT 3 : ñạt tới 16MHz (sử dụng cho Ethernet 10Base-T) • CAT 4 : ñạt tới 20MHz (sử dụng cho Token Ring, 10Base-T) • CAT 5 : ñạt tới 100MHz (sử dụng cho 100Base-T, 10Base-T) Hình 2.20. Mở rộng mạng Star trong ña cơ sở 2.7. KẾT NỐI LAN 2.7.1 Vị trí nút mạng Có nhiều lựa chọn cho việc kết nối máy tính, máy in và thiết bị ñầu cuối ban ñầu hoặc trong tương lai, tất cả các mạng như vậy thì vị trí "nút" phải ñược xác ñịnh như một phần quan trọng trong kế hoạch của việc xây dựng mạng, tùy thuộc vào quy mô. Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 55 2.7.2 Vị trí ñặt Hub Việc ñặt hub/switch trong phòng hoặc closets nhằm bảo ñảm an toàn từ truy cập trái phép. ðó cũng là mong muốn có switch/hub ít nhất là 1 m ñi từ bất kỳ bảng chuyển mạch trung tâm. Nhìn vào bản ñồ nút miền, lựa chọn vị trí tiềm năng ban ñầu cho hub/switch, chẳng hạn như văn phòng, phòng lưu trữ, tốt hơn là gần trung tâm máy tính. Ở những công trình ña tầng, các vị trí trung tâm nói chung sẽ ñược ñặt gần lõi. Vẽ một vòng tròn bán kính 50 m từ mỗi vị trí hub và ñảm bảo tất cả các nút nằm trong vòng tròn. Một số outlet có thể nằm bên ngoài bán kính này, nhưng không quá 15m. Xem xét các vị trí trung tâm nhằm loại trừ các vị trí chồng lên nhau. Nhiều máy có thể phục vụ nhiều hơn một tầng, cung cấp một ñường cáp dẫn dọc giữa chúng. Chọn một hub là hub trung tâm. Nên ñặt tại vị trí dễ sử dụng cho người có khả năng chịu trách nhiệm quản trị mạng, nhưng cũng phải dễ dàng tiếp cận cho việc bổ sung cáp xương sống trong tương lai, và tốt nhất là hướng vào vị trí trung tâm. Trên các miền lớn, người ta thường ñặt trong phòng máy tính. Hub có thể phục vụ nhiều hơn một cơ sở, vì vậy cần cung cấp ñường cáp khả thi giữa các tòa nhà, công trình chia sẻ và phân phối chung từ nguồn. Khả năng này bao gồm: • Cài ñặt dưới ñất với ñường dẫn ñã tồn tại hay lắp ñặt mới. ðường dẫn mới thường ñược yêu cầu phổ biên (dễ dàng nhất ñược cài ñặt nếu tuyến ñường là cỏ hay qua vườn). ðặc biệt cáp CAT 5 ngầm phải ñược sử dụng ñể bảo vệ chống lại thiệt hại do ñộ ẩm gây ra. • Chạy cable trong ñường dẫn hay ghim chặt trên bìa ống dân hình chữ nhật theo ñường ñi an toàn ñược ñịnh sẵn trước. • Các móc xích nên ñặt lên trên bên giữa tòa nhà (có thể là phương pháp chỉ thực hiện với những công trình có thể di ñộng). 2.7.3 Chọn tuyến ñường xương sống Việc chọn vị trí các hub ñịnh sẵn, ñồng nghĩa với việc kết nối các workgroup hub với hub trung tâm. Trước ñây, ñiều này ñược thực hiện 56 Giáo trình Thiết kế mạng bằng các chạy 1 ñường cable ñồng Thin hoặc Thick Ethernet tại vị trí móc nối thuận loại nhất giữa toàn bộ các hub. Tuy nhiên ñiều này ñã bộc lộ những giới hạn băng thông của toàn bộ mạng khi toàn bộ lưu lượng chỉ ñi qua một dây duy nhất, và tại bất cứ vị trí nào cũng ñều ẩn chứa khả năng làm gián ñoạn mạng. Cable ñồng trục cũng có thể gây ra hiện tượng tạo ra liên kết năng lượng một cách vô ý trong tòa nhà, ñây là nguyên nhân gây ra ñiện áp tăng trên mạng LAN, nếu một lỗi ñiện xảy ra thì sẽ làm ñứt toàn bộ cầu chì trong tòa nhà. Phương pháp ñược sử dụng trong hệ thống cáp có cấu trúc là sử dụng riêng cặp cáp sợi quang (một cho truyền và một cho nhận) tản ra từ hub trung tâm ñến mỗi workgroup. Ở những vị trí lưu thông tín hiệu thoại (ñiện thoại, ISDN,…) tương tự như mặt lưới ñược ñiều phối, nhiều cặp cáp cũng ñược cung cấp cho mục ñích này từ một khung PABX / bảng nối hoặc MDF tới bảng ñiều khiển hoặc khung quản lý cặp tại mỗi vị trí ñặt hub. Thông thường một hoặc nhiều cặp sợi bổ sung sẽ ñược dự phòng ở vị trí trung tâm trong các phân khúc mạng nhằm dự trù cho tương lai, hoặc làm cho kết nối trực tiếp với máy chủ tập tin từ xa. Nếu các hub nằm trong cùng tòa nhà, có thể liên kết chúng bằng cách sử dụng cáp Cat 5 nhằm cung cấp tới thiết bị ñầu cuối, hay thiết bị phù hợp tương ứng và ở ñây không tồn tại thiết bị chống sét, tăng ñiện áp, hoặc nối ñất khiến có thể gây ra hỏng hóc (thường áp dụng thêm ñối với cao ốc nhiều tầng). Cách ñặt cáp sợi quang tùy thuộc vào mô hình trung tâm, và dàn nâng ñỡ mạng. Bao gồm các khả năng sau ñây: • Khuôn cách cụm trung tâm, cáp riêng tản ra từ hub trung tâm như tăm trên một bánh xe. • Khuôn cách vòng trung tâm - Cáp ñược tản quanh vòng, có thể ñặt tất cả trong cùng một ñường hoặc ống dẫn cho ñến khi nó tới một trạm kết nối. Một cáp ña sợi có thể ñược chạy trong cùng tuyến ñường này tới một bảng dây nối với workgroup, sau ñó ñem nối tới cable riêng ñể tiếp tục cho hub khác. • Loại ñường thẳng trung tâm - tương tự như với vòng, ngoại trừ cáp ñược ñặt trong một ñường thẳng dọc theo tường. Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 57 Hình 2.21. Mở rộng mạng Star trong thiết kế ña cơ sở trung tâm 2.7.4 Kết nối các workgroup tại Hub trung tâm Mặc cho ấn tượng văn vẻ rằng sợi quang sẽ xử lý dữ liệu tốc ñộ rất cao, trong thực tế, tốc ñộ của dữ liệu trên một sợi ñược quản lý bởi dữ liệu sẵn có giao tiếp với nó. Các giao diện tiêu chuẩn là 10 Mbit/s giống như dây xoắn ñôi hoặc ñồng. Tốc ñộ cao chỉ có thể ñạt ñược bằng cách trả cho thiết bị mạng Fast Ethernet (100BaseFx, 100Mbit/s), FDDI (100 Mbit/giây) hoặc máy ATM (155 Mbit/giây), ñiều này chỉ kinh tế nếu mạng có hàng trăm máy trạm. Việc cài ñặt tối thiểu cho bất kỳ một miền với hơn hai hub là một repeater ña cổng. Hai hub có thể ñược liên kết bởi 1 hub tầng trung nhằm giảm một cổng repearter trên hub khác. 2.7.5 Kiểm tra phương pháp dự kiến Sau khi tạo bản dự thảo kế hoạch hành ñộng, cần phải xác minh rằng kiến trúc mạng ñược ñề xuất là thực tế, nhằm xác nhận các vấn ñề quan trọng không bị bỏ qua. Tùy chọn cho ñề nghị kiểm tra bao gồm: • Tuyển kỹ sư tư vấn ñộc lập nhằm tạo ra một bản ñánh giá • Sử dụng phần mềm tư vấn ñể xem xét phương pháp ñánh giá lại phần mềm. • Thảo luận với các nhà cung cấp thiết bị tiềm năng và các nhà thầu cáp 58 Giáo trình Thiết kế mạng • Thảo luận với các nhà cung cấp phần mềm • Thảo luận với chi nhánh công nghệ thông tin của tổ chức • Thảo luận với các doanh nghiệp tương ñương ở một giai ñoạn thực hiện nâng cao hơn 2.7.6 Liên kết các cơ sở Nếu yêu cầu liên kết giữa cơ sở ñược ñặt ra như là một phần của dự án, một số quyết ñịnh lựa chọn cần phải ñược thông qua và chỉ ñịnh tới loại cáp thích hợp. Chúng bao gồm: • Liên kết sẽ ñược ñặt lên hàng ñầu? Nếu có, ước lượng cable kèm theo trong ñường ống, hoặc nó sẽ ñược ra ngoài trời? • Liên kết nào sẽ ñược chạy ngầm dưới lòng ñất? Nếu có, cần phải ñảm bảo ñộ ẩm của cable, thường xây dựng trong ống lỏng. • Có tồn tại tuyến ñường ngầm sẵn có? Nếu không, lập kế hoạch cho phép các dịch vụ tương thích khác sử dụng cùng tuyến ñường, chẳng hạn như bảo mật, giọng nói, ñiều khiển. • Tuyến ñường sẽ bị những mối nguy hại nào tấn công? Nếu có, yêu cầu nên bọc cáp hoặc sử dụng ñường ống bao bọc cáp. • Yêu cầu truyền thông băng thông rộng trong tương lai? Nếu có, cần dự trù một vài cặp sợi ñơn chế ñộ. Một số nhà thầu sẽ cung cấp bảo hành 5-20 năm trên bất cứ công việc ñã hoàn thành, ñiều này nhằm ñảm bảo sự tin tưởng, mặc dù bất kỳ việc thực hiện theo các tiêu chuẩn và ñúng thiết kế, giám sát và thử nghiệm ñều ñáp ứng yêu cầu này. Theo dõi trong quá trình cài ñặt ñể bảo ñảm rằng các cơ sở ñang ñược cung cấp ñúng như dự ñịnh, và rằng tất cả ñường outlet ñược kiểm tra ñể ñảm bảo các thông số kỹ thuật CAT 5 trước khi tuyên bố hoàn thành. 2.7.7 Chọn thiết bị Trong quá trình cáp ñược cài ñặt, có thể mua thiết bị hub. Thiết bị này sẽ cung cấp giao tiếp tới tất cả cáp, và chuyển lưu lượng dữ liệu giữa máy trạm, máy chủ tập tin, và các liên kết Internet. Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 59 Vẽ một giản ñồ mạng ñề xuất cho workgroup, máy chủ tập tin, máy in, hub và các ñường xương sống, theo cách có thể minh họa các mối quan hệ chức năng và vật lý của các workgroup. Tạo một danh sách những ứng dụng mạng yêu cầu, những lựa chọn ưa thích sẽ có, và các mục tiêu kết nối của mạng là gì? Có thể sử dụng thiết bị của nhiều nhà cung cấp ñể tận dụng cơ sở hạ tầng cáp cung cấp, và ñáp ứng các mục tiêu ñặt ra. Bao gồm việc lắp ñặt, nhiệm vụ nếu cần thiết. Thiết bị trung tâm ñược yêu cầu như sau: • Hub mặt sau hoặc khung gầm: Yêu cầu ở vị trí ñặt hub khuôn cách phích cắm ñược sử dụng. Cung cấp nguồn ñiện bình thường và kết nối trung gian. • Các workgroup tập trung: Thay thế cho khung hub. Thường ñược dùng với hệ thống hub chồng, bao gồm repeater, giao tiếp ñường trục sợi quang, nguồn cung năng lượng, và giao diện quản lý mạng ñặt trong một hộp. • Các repeater UTP (10BaseT): Thường sử dụng loại 8, 12, 16, 24 hoặc 32 cổng. Một cổng dành cho một máy trạm kết nối, máy chủ tập tin hoặc máy in. Phải có kết nối xếp chồng ñể làm việc với hub xếp chống. • Các repeater nội bộ thu nhỏ (8 hoặc 16 cổng): ðược sử dụng ñể kết nối một cụm các PC trong một phòng ñến hub ñơn ñặt tại buồng riêng, hoặc nơi có 15 máy tính hay ít hơn có khả năng kết nối ñến vị trí hub. Sử dụng bảng ngoài sợi quang 10BaseT hoặc chuyển ñổi AUI nhằm kết nối tới sợi xương sống, nếu cần thiết. • Các phương tiện giao tiếp sợi quang: Yêu cầu kết nối hub với sợi quang. Về cơ bản là một repeater ñơn cổng hoặc phích cắm vòng quanh tích hợp cho hub. • Repeater hoặc switch sợi quang ña cổng: ðược sử dụng ở hub trung tam ñể kết nối sợi quang. • Switch: Sử dụng ñể cô lập các workgroup xương sống và máy chủ nhằm cho phép các phiên ñồng thời bên trong và giữa các phân ñoạn 60 Giáo trình Thiết kế mạng Số lượng các loại thiết bị khác nhau ñược sử dụng cũng cần ñược giảm thiểu, ñể các thiết bị dễ dàng trao ñổi xung quanh trung tâm, và trang thiết bị thay thế trong một khu vực có thể ñược dùng ñể ở nơi khác. Nếu phụ tùng ñược thiết lập trên miền, hợp lý hóa thiết bị sẽ giảm thiểu hàng tồn kho. 2.8. HỒ SƠ THIẾT KẾ MẠNG LAN 2.8.1 Tài liệu lưu trữ Tài liệu cần ñược lưu giữ vì nhiều lý do khác nhau. Một tài liệu ñạt yêu cầu sẽ: • Cho phép người không chuyên nhanh chóng nắm bắt các mô hình mạng. ðiều này quan trọng nhất trong một môi trường mà nhân sự thay ñổi thường xuyên. • Giúp phát triển mạng theo kế hoạch ñược ñịnh sẵn và cách thức có cấu trúc, cho phép sử dụng ngân sách hiện một cách tốt nhất. • Hỗ trợ người khác tham gia vào mạng của bạn như cài ñặt cáp, giải quyết sự cố mạng và tư vấn. Bằng cách cho phép họ xem xét chính xác những gì ñược ñặt ra, tiết kiệm thời gian và hiểu chính xác những gì ñược yêu cầu, mang lại kết quả là tiết kiệm chi phí. • Cung cấp một công cụ có giá trị cho vị trí bị lỗi khi thực hiện sai. • Hỗ trợ bảo hiểm phục hồi trong trường hợp hỏa hoạn hoặc trộm cắp. 2.8.2 Chi tiết các bản ghi Các tài liệu không cần phải tốn thời gian hoặc quá mức trang trọng, nhưng ở một mức tối thiểu nên giữ lại các chi tiết sau ñây. • Bản vẽ trình bày vị trí chạy cáp, (tốt nhất với ñộ dài cáp ñánh dấu riêng cho bất kỳ việc chạy cable Thin Ethernet). • Kích thước và khoảng chiếm dụng của bất kỳ ống cáp hiện tại hoặc ống dẫn, có sẵn cho việc sử dụng khi mở rộng mạng. • Các chi tiết về năng lực của các loại cáp và ñầu kết nối sử dụng. • Các chi tiết về loại kết nối hoặc ổ cắm ở hai ñầu dây cáp (trạng thái bao phủ ñầy ñủ). Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 61 • Bản ghi tên và vị trí outlet. • Bất cứ chứng nhận thực hiện (ví dụ như kết quả kiểm tra cáp Cat5). • Sơ ñồ hiển thị mối quan hệ của các máy trạm làm việc, các máy chủ file, máy in và các thiết bị khác trong mạng với nhau. • Sơ ñồ hiển thị làm cách nào mà mỗi hub, bridge, switch, router bất kỳ kết nối mạng (có thể ñược hiển thị trên hệ thống quản lý mạng). • Bản ghi giấy phép phần mềm và các phiên bản của phần mềm ñược cài ñặt. • Cấu hình của card mạng máy trạm. • Trả tiền cho bản sao của tiêu chuẩn ñược ñề nghị cho quản trị hệ thống. 2.8.3 Các bản ghi dây nối và ñầu cắm Bản ghi dây nối nên ñược giữ lại ở mỗi bảng vá lỗi hoặc kết nối ngang. Nhiệm vụ của chúng là xác ñịnh các mối quan hệ giữa hub và các cổng của switch, cổng nối dây, và các thiết bị ñầu cuối. Có thể dùng bảng tính ñể tự ñộng hóa quá trình này. Cơ sở dữ liệu và hệ thống quản lý cáp ñược sử dụng ñể cung cấp sự tinh tế nhất, nhưng có thể mang lại sự rườm rà ñể nhập và duy trì dữ liệu. 2.8.4 Quản trị hệ thống Nhu cầu của mạng máy tính không chỉ ñơn giản là ñể kết nối một nhóm các máy tính với nhau tại một thiết bị kết nối trung tâm. Mạng ñòi hỏi phần mềm ñặc biệt gọi là hệ ñiều hành mạng (NOS), cho phép liên lạc giữa các thiết bị khác nhau. Các phần mềm NOS không ñơn giản là tự nó có thể chạy. Nó ñòi hỏi một người gọi là quản trị hệ thống ñể thực hiện chức năng quản trị bằng cách sử dụng phần mềm NOS ñể thực hiện các tác vụ như sao lưu tập tin, giữ cho lưu lượng mạng ổn ñịnh, và ñảm bảo nhiều người sử dụng có quyền truy cập, giao tiếp với máy in, Internet, và với các máy tính khác. Khi hệ thống máy tính bị treo, quản trị hệ thống sẽ khôi phục nó trở lại trạng làm việc như trước. Khoảng thời gian và kỹ năng cần thiết của quản trị hệ thống phụ thuộc vào kích cỡ của mạng. ðối với một mạng lưới gồm 10 máy tính trung bình chỉ yêu cầu một giờ/tuần. ðối với 62 Giáo trình Thiết kế mạng một mạng 100 máy vi tính, nó sẽ là 10 giờ/tuần. Mạng càng phức tạp liên quan ñến bridge, router hoặc các máy chủ Internet thì ñòi hỏi nhiều thời gian và kỹ năng hơn so với các mạng ñơn giản. 2.8.5. Bảo trì và sửa chữa Không thể tránh khỏi một số thiết bị sẽ hư hỏng hoặc cần nâng cấp. Một mạng rộng lớn với hơn 100 máy tính cần yêu cầu một kỹ thuật viên dành 20 giờ mỗi tuần. ðối với một mạng nhỏ, 10 máy vi tính có thể trả thêm chi phí cho một nhân viên có thẩm quyền thực hiện những nâng cấp cần thiết, hoặc ñưa trang thiết bị tới một ñại lý sửa chữa. Cho nên vấn ñề này cần ñược xem xét khi thực hiện hợp ñồng với một nhà cung cấp hoặc ñại lý. 2.9. MỘT SỐ NGUYÊN TẮC HƯỚNG DẪN 2.9.1. Hướng dẫn ngăn cách cáp UTP khỏi nguồn có ñộ nhiễu từ cao ðiều kiện <2kVA 2-5kVA >5kVA ðường dây ñiện không ñược bọc vỏ hoặc thiết bị ñiện ở gần nhau ñể mở hoặc ñường dẫn phi kim loại 5 inche hoặc 12.7cm 12 inche hoặc 30.5 cm 24 inche hoặc 61 cm ðường dây ñiện không bọc vỏ hoặc thiết bị ñiện ở gần ñường ống kim loại 2.5 inche hoặc 6.4 cm 6 inche hoặc 15.2 cm 12 inche hoặc 30.5 cm ðường dây ñiện kèm theo một ñường ống kim loại (che chắn tương ñương) ở gần vị trí ñặt ñường ống kim loại - 6 inche hoặc 15.2 cm 12 inche hoặc 30.5 cm ðèn huỳnh quang 12 inche hoặc 30.5 cm Máy biến áp và ñộng cơ ñiện 40 inche hoặc1.02 m 2.9.2 Bán kính uốn cong tối thiểu cho dây cáp Theo EIA/TIA SP-2840A bán kính uốn cong tối thiểu cho UTP là 4x ñường kính cáp, ñường kính khoảng 1 inch. ðối với cáp ña cặp bán kính tối thiểu uốn cong là 10x ñường kính bên ngoài. ðối với cáp quang không có ñộ căng, bán kính uốn cong tối thiểu là 10 x ñường kính; cáp tải trong với ñộ căng không ñược nhỏ hơn 20x Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 63 ñường kính. Phát biểu SP-2840A nói rằng không có cáp sợi quang có bán kính nhỏ hơn 3,0 cm (1,18 inch). Tối thiểu cho việc kéo trong khi cài ñặt là 8x ñường kính cáp, bán kính tối thiểu là 6x ñường kính cáp nguyên gôc, 4x ñường kính cáp cho cáp ngang. 2.9.3. Khuyến cáo cáp trên thực tiễn NÊN KHÔNG NÊN Sử dụng kết nối phần cứng thích hợp với cable ñược cài ñặt Không sử dụng kết nối phần cứng với chủng loại thấp hơn cáp ñang sử dụng Chấm dứt mỗi cáp ngang tại một outlet viễn thông chuyên dụng ðừng ngắt một dòng mới từ giữa cáp khác (gọi là bridge tap), vì nó gây tiếng ồn nhiều hơn nữa. Không dùng cable cho thiết bị không phải ñầu cuối Xác ñịnh vị trí kết nối chéo chính gần trung tâm của tòa nhà ñể giới hạn khoảng cách cáp Không ñặt vị trí kết nối chéo vượt quá khoảng cách tối ña cho phép. Duy trì vòng xoắn của cặp cáp ngang và xương sống cho tới ñiểm kết thúc ðừng ñể bất cứ cặp dây nào tháo xoắn (Giữ xoắn cho ñến gần những ñiểm cuối). Cột và bọc gọn gàng cáp ngang với bán kính uốn cong tối thiểu là 4 lần ñường kính cáp Không thắt chặt cable. Không bao giờ sử dụng ghim hoặc làm cho cable bị gấp khúc ðặt cáp ở khoảng cách vừa ñủ tới thiết bị Không ñặt cable gần thiết bị có sự nhiễu từ cao (dây nguồn, ñèn huỳnh quang,..) Khi chạy cáp, cách tốt nhất là làm theo một vài quy tắc sau: • Luôn luôn dự trù cable sử dụng, ñường dây nối nên ñể chùng. • Kiểm tra tất cả các phần của một mạng khi cài ñặt nó. Thậm chí nếu nó là thương hiệu mới, ở ñây có thể tồn tại nhiều vấn ñề khó khăn ñể cô lập sau này • Giữ ít nhất 3 feet từ hộp ñèn huỳnh quang và các nguồn ñiện khác • Nếu là cần thiết ñể chạy cáp trên sàn nhà, bảo vệ cable bằng việc bao bọc nó cẩn thận. • ðánh nhãn cả hai ñầu cáp. 64 Giáo trình Thiết kế mạng • Sử dụng dây buộc cáp (không phải băng keo) ñể giữ dây cáp ở cùng một vị trí với nhau. • Các ñường ống hoặc vỏ không nên dính hoàn toàn với cáp. Nên có chỗ cho việc mở rộng trong tương lai. 2.9.4. Thực hành cài ñặt cable UTP • ðể tránh kéo dài, kéo căng không ñược vượt quá 110N hoặc (25 lb f) cho 4 - cặp cáp. • Cài ñặt uốn cong bán kính không quá: - 4 lần ñường kính cáp cho cáp ngang UTP - 10 lần ñường kính cáp cho nhiều cặp cáp xương sống UTP. • Tránh căng cáp, gây ra bởi: - cáp xoắn trong khi kéo hoặc cài ñặt - căng trong khi chạy cáp treo – ghì hoặc ghim chặt cáp – dẫn ñến bán kính bị uốn cong. • Cáp ngang nên ñược sử dụng với kết nối phần cứng và bảng nối dây (hoặc ñầu nối) cùng chung hiệu suất hoặc cao hơn. • Lưu ý: Việc cài ñặt cáp UTP sẽ ñược phân loại bởi các thành phần ít thực hiện nhất trong liên kết. 2.9.5. Lắp ñặt kết nối phần cứng sợi quang Các chi tiết kỹ thuật trên sợi cáp quang bao gồm nhận dạng loại cáp cho hệ thống con nằm ngang và hai loại cáp cho hệ thống phụ xương sống: a) Ngang 62.5/125 ∝m ña mode (hai sợi trên một outlet) b) ðường trục 62,5/125 ∝m ña hoặc ñơn mode Sau ñây là một số nguyên tắc phải tuân theo trong khi cài ñặt phần cứng kết nối sợi quang: • ðầu kết nối phải ñược bảo vệ khỏi thiệt hại vật lý và ñộ ẩm • Cần cung cấp sức chứa cho 12 sợi hoặc hơn/ không gian rack [44,5mm (1.75 inche)] Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 65 • Kết nối phần cứng sợi quang sẽ ñược cài ñặt: + ðể cung cấp cách tổ chức lắp ñặt tốt với việc quản lý cáp + Theo ñúng nguyên tắc nhà sản xuất hướng dẫn 2.9.6. Lắp ñặt sợi cáp quang • Tối thiểu 1m (3.28ft) cho hai sợi cáp (hoặc hai sợi ñệm) ñược sử dụng với mục ñích chấm dứt • Khuyến khích thử nghiệm ñể ñảm bảo tính chính xác và hiệu suất liên kết chấp nhận ñược. Thông tin trong phụ lục H của 568-A cung cấp cho tiêu chí ñề nghị thử nghiệm hiệu suất liên kết sợi quang học. 2.10. GIỚI THIỆU TIẾN TRÌNH THIẾT KẾ MẠNG LAN Một trong những bước quan trọng nhất ñể ñảm bảo một hệ thống mạng nhanh và ổn ñịnh chính là khâu thiết kế mạng. Nếu một mạng không ñược thiết kế kỹ lưỡng, nhiều vấn ñề không lường trước sẽ phát sinh và khi mở rộng mạng có thể bị mất ổn ñịnh. Thiết kế mạng bao gồm các tiến trình sau: • Thu thập thông tin về yêu cầu và mong muốn của người sử dụng mạng. • Xác ñịnh các luồng dữ liệu hiện tại và trong tương lai có hướng ñến khả năng phát triển trong tương lai và vị trí ñặt các server. • Xác ñịnh tất cả các thiết bị thuộc các lớp 1, 2 và 3 cần thiết cho sơ ñồ mạng LAN và WAN. • Làm tài liệu cài ñặt mạng ở mức vật lý và mức logic. Sẽ có nhiều giải pháp thiết kế cho cùng một mạng. Việc thiết kế mạng cần hướng ñến các mục tiêu sau: • Khả năng vận hành: Tiêu chí ñầu tiên là mạng phải hoạt ñộng. Mạng phải ñáp ứng ñược các yêu cầu về công việc của người sử dụng, phải cung cấp khả năng kết nối giữa những người dùng 66 Giáo trình Thiết kế mạng với nhau, giữa người dùng với ứng dụng với một tốc ñộ và ñộ tin cậy chấp nhận ñược. • Khả năng mở rộng: Mạng phải ñược mở rộng. Thiết kế ban ñầu phải ñược mở rộng mà không gây ra một sự thay ñổi lớn nào trong thiết kế tổng thể. • Khả năng tương thích: Mạng phải ñược thiết kế với một cặp mặt luôn hướng về các công nghệ mới và phải ñảm bảo rằng không ngăn cản việc ñưa vào các công nghệ mới trong tương lai. • ðược quản lý: Mạng phải ñược thiết kế sao cho dễ dàng trong việc theo dõi và quản trị ñể ñảm bảo sự vận hành suôn sẻ của các tính năng. 2.10.1. Lập sơ ñồ thiết kế mạng Sau khi các yêu cầu cho một mạng tổng thể ñã ñược thu thập, bước kế tiếp là xây dựng sơ ñồ mạng (topology) hay mô hình mạng cần ñược thiết lập. Việc thiết kế sơ ñồ mạng ñược chia ra thành 3 bước: • Thiết kế sơ ñồ mạng ở tầng vật lý • Thiết kế sơ ñồ mạng ở tầng liên kết dữ liệu • Thiết kế sơ ñồ mạng ở tầng mạng. 2.10.2. Phát triển sơ ñồ mạng ở tầng vật lý Sơ ñồ ñi dây là một trong những vấn ñề cần phải ñược xem xét khi thiết kế một mạng. Các vấn ñề thiết kế ở mức này liên quan ñến việc chọn lựa loại cáp ñược sử dụng, sơ ñồ ñi dây cáp phải thỏa mãn các ràng buộc về băng thông và khoảng cách ñịa lý của mạng. Sơ ñồ mạng hình sao sử dụng cáp xoắn ñôi CAT5 (Cat5e) thường ñược dùng hiện nay. ðối với các mạng nhỏ, chỉ cần một ñiểm tập trung nối kết cho tất cả các máy tính với ñiều kiện rằng khoảng cách từ máy tính ñến ñiểm tập trung nối kết là không quá 100 mét. Thông thường, trong một tòa nhà người ta chọn ra một phòng ñặc biệt ñể lắp ñặt các thiết bị mạng như Hub, Switch, Router hay các bảng cắm dây (patch panels). Người ta gọi phòng này là “Nơi phân phối chính” - MDF (Main Distribution Facility). Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 67 Hình 2.22. Sử dụng MDF cho các mạng có ñường kính nhỏ hơn 200 mét ðối với các mạng nhỏ với chỉ một ñiểm tập trung nối kết, MDF sẽ bao gồm một hay nhiều các bảng cắm dây nối kết chéo nằm ngang (HCC – Horizontal Cross Connect patch panel). Hình 2.23. Sử dụng HCC patch panel trong MDF 68 Giáo trình Thiết kế mạng Số lượng cáp chiều ngang (Hirizontal Cable) và kích thước của HCC patch panel (số lượng cổng) phụ thuộc vào số máy tính nối kết vào mạng. Khi chiều dài từ máy tính ñến ñiểm tập trung nối kết lớn hơn 100 mét, ta phải cần thêm nhiều ñiểm tập trung nối kết khác. ðiểm tập trung nối kết ở mức thứ hai ñược gọi là “Nơi phân phối trung gian” (IDF – Intermediate Distribution Facility). Dây cáp ñể nối IDF về MDF ñược gọi là cáp ñứng (Vertical cabling). Hình 2.24. Sử dụng thêm các IDF cho các mạng có ñường kính lớn hơn 200 mét ðể có thể nối các IDF về một MDF cần sử dụng thêm các patch panel nối kết chéo chiều ñứng (VCC – Vertical Cross Connect Patch Panel). Dây cáp nối giữa hai VCC patch panel ñược gọi là cáp chiều ñứng (Vertical Cabling). Chúng có thể là cáp xoắn ñôi nếu khoảng cách giữa MDF và IDF không lớn hơn 100 mét. Ngược lại phải dùng cáp quang khi khoảng cách này lớn hơn 100 mét. Tốc ñộ của cáp chiều ñứng thường là 100Mbit/s hoặc 1000Mbit/s. Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 69 Hình 2.25. Sử dụng VCC patch panel ñể nối IDF với MDF Sản phẩm của giai ñoạn này là một bộ tài liệu ñặc tả các thông tin sau: • Vị trí chính xác của các ñiểm tập trung nối kết MDF và IDFs. • Kiểu và số lượng cáp ñược sử dụng ñể nối các IDF về MDF Hình 2.26. Vị trí của MDF và các IDF 70 Giáo trình Thiết kế mạng • Các ñầu dây cáp phải ñược ñánh số và ghi nhận sự nối kết giữa các cổng trên HCC và VCC patch panel. Ví dụ dưới ñây ghi nhận về thông tin các sợi cáp ñược sử dụng tại IDF số 1. Hình 2.27. Thông tin dây nối tại một IDF 2.10.3. Nối kết tầng 2 bằng switch Sự ñụng ñộ và kích thước vùng ñụng ñộ là hai yếu tố ảnh hưởng ñến hiệu năng của mạng. Bằng cách sử dụng các switch chúng ta có thể phân nhỏ các nhánh mạng nhờ ñó có thể giảm bớt ñược tần suất ñụng ñộ giữa các máy tính và giảm ñược kích thước của vùng ñụng ñộ trong mạng. Hình 2.28. Sử dụng Switch ñể mở rộng băng thông mạng Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 71 Một ưu thế nữa ñối với các switch bất ñối xứng là nó có hỗ trợ một số cổng có thông lượng lớn dành cho các server hoặc các cáp chiều dứng ñể nối lên các switch / router ở mức cao hơn. Hình 2.29. Sử dụng cổng tốc ñộ cao trong switch ðể xác ñịnh kích thước của vùng ñụng ñộ bạn cần phải xác ñịnh bao nhiêu máy tính ñược nối kết vật lý trên từng cổng của switch. Trường hợp lý tưởng mỗi cổng của switch chỉ có một máy tính nối vào, khi ñó kích thước của vùng ñụng ñộ là 2 vì chỉ có máy gởi và máy nhận tham gia vào mỗi cuộc giao tiếp. Hình 2.30. Nối trực tiếp các máy tính vào switch Trong thực tế ta thường dùng switch ñể nối các Hub lại với nhau. Khi ñó mỗi Hub sẽ tạo ra một vùng ñụng ñộ và các máy tính trên mỗi Hub sẽ chia sử nhau băng thông trên Hub. 72 Giáo trình Thiết kế mạng Hình 2.31. Nối HUB vào switch Thông thường người ta sử dụng Hub ñể tăng số lượng các ñiểm nối kết vào mạng cho máy tính. Tuy nhiên cần phải ñảm bảo số lượng máy tính trong từng vùng ñụng ñộ phải nhỏ và ñảm bảo băng thông cho từng máy tính một. ða số các Hub hiện nay ñều có hỗ trợ một cổng tốc ñộ cao hơn các cổng còn lại (gọi là up-link port) dùng ñể nối kết với switch ñể tăng băng thông chung cho toàn mạng. Hình 2.32. Sử dụng cổng tốc ñộ cao của HUB ñể nối với Switch Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 73 Băng thông cần thiết cho các ứng dụng ñược mô tả như hình dưới ñây: Hình 2.33. Nhu cầu băng thông của các ứng dụng Sau khi ñã thiết kế xong sơ ñồ mạng ở tầng hai, cần thiết phải ghi nhận lại thông tin về tốc ñộ của các cổng nối kết cáp như hình dưới ñây: Connection Cable ID Cross Connection (Paired# / Port #) Type of Cable Status Port Speed IDF1 to Room 203 203-1 HCC1 / Port 13 CAT5 UTP Used 10 Mbit/s IDF1 to Room 203 203-2 HCC1 / Port 14 CAT5 UTP Not Used 10 Mbit/s IDF1 to Room 203 203-3 HCC2 / Port 3 CAT5 UTP Not Used 10 Mbit/s IDF1 to MDF IDF1-1 VCC1 / Port 1 Multimode Fiber Used 100 Mbit/s IDF1 to MDF IDF1-2 VCC1 / Port 2 Multimode Fiber Used 100 Mbit/s Hình 2.34. Tài liệu về tốc ñộ trên từng cổng 74 Giáo trình Thiết kế mạng Hình 2.35. Băng thông sử dụng trong các kết nối 2.10.4. Thiết kế mạng ở tầng 3 Sử dụng các thiết bị nối kết mạng ở tầng 3 như router, cho phép phân nhánh mạng thành các moñun tách rời nhau về mặt vật lý cũng như logic. Router cũng cho phép nối kết mạng với mạng diện rộng như mạng Internet chẳng hạn. Hình 2.36. Sử dụng router ñể phân chia vùng ñụng ñộ trong mạng Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 75 Router cho phép hạn chế ñược các cuộc truyền quảng bá xuất phát từ một vùng ñụng ñộ này lan truyền sang các vùng ñụng ñộ khác. Nhờ ñó tăng băng thông trên toàn mạng. ðối với switch, gói tin gởi cho một máy tính mà nó chưa biết sẽ ñược truyền ñi ra tất cả các cổng ñể ñến tất cả các nhánh mạng khác. Ngoài ra, router còn ñược sử dụng ñể giải quyết các vấn ñề như: một số giao thức không thích hợp khi mạng có kích thước lớn, vấn ñề an ninh mạng và vấn ñề về ñánh ñịa chỉ mạng. Tuy nhiên sử dụng router thì ñắt tiền và khó khăn hơn trong việc cấu hình nếu so với switch. Trong ví dụ sau, mạng có nhiều nhánh mạng vật lý, tất cả các thông tin ñi trao ñổi giữa mạng Network 1 và mạng Network 2 ñều phải ñi qua router. Router ñã chia mạng thành hai vùng ñụng ñộ riêng rời. Mỗi vùng ñụng ñộ có ñịa chỉ mạng và mặt nạ mạng con riêng. 2.10.5. Xác ñịnh vị trí ñặt Server Các server ñược chia thành 2 loại: Server cho toàn công ty (Enterprise Server) và server cho nhóm làm việc (Workgroup server). Enterprise server phục vụ cho tất cả người sử dụng trong công ty, ví dụ như Mail server, DNS server. Chúng thường ñược ñặt tại MDF. Workgroup server thì chỉ phục vụ cho một số người dùng và thường ñược ñặt tại IDF nơi gần nhóm người sử dụng server này nhất. Hình 2.37. Tài liệu về vị trí ñặt các server 76 Giáo trình Thiết kế mạng 2.10.5. Lập tài liệu cho tầng 3 Sau khi xây dựng sơ ñồ cấp phát ñịa chỉ, bạn cần ghi nhận lại chiến lược cấp phát ñịa chỉ. Một số các tài liệu cần lập ra bao gồm: • Bản ñồ phân bố ñịa chỉ IP Hình 2.38. Bản ñồ phân bố ñịa chỉ IP • Bảng tóm tắt về các mạng ñã ñược phân bố, ñịa chỉ các giao diện của từng router và bảng chọn ñường của các router. Hình 2.39. Bảng tóm tắt về ñịa chỉ ñã phân bố Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 77 2.11. BÀI TẬP ỨNG DỤNG THIẾT KẾ LAN Bài 1. I. Giới thiệu: VTMobile là công ty chuyên cung cấp các dịch vụ viễn thông. Gần ñây công ty mở rộng họat ñộng sang một thành phố mới và có mua một tòa nhà ở ñây. Tòa nhà này có 2 tầng, hệ thống cable chưa có. Tình trạng hiện tại của 2 tầng: • Tầng 1: ðược cấp cho bộ phận kế toán, tài chính, nhà kho, bảo vệ,… gồm 9 phòng riêng biệt. • Tầng 2: Gồm 4 phòng (Phòng họp, P.Giám ñốc, P.Trực ban, Phòng IT) Nhu cầu hiện tại: • Vì tầm quan trọng của dữ liệu của công ty nên vấn ñề bảo mật ñược ñặt lên hàng ñầu. Phải có chính sách kiểm soát truy nhập hợp lý. • Phòng tài chính phải ñược tách biệt với các phòng ban khác. • Phải luôn ñảm bảo kết nối giữa chi nhánh và TCT là 24/7. • Phải ñảm bảo rằng Ban ƯD CNTT (Nằm ở TCT) có thể quản trị ñược các thiết bị mạng và máy chủ phòng tài chính. • Không cho nhân viên gửi email ra ngoài, chỉ dùng mail của công ty. • Không ñược phép sử dụng các phần mềm chat, như Y!M. • Trong vòng 5 → 10 năm nữa thì chi nhánh này sẽ ñược xây dựng lại. II. Thu thập và phân tích yêu cầu Hiện nay mạng LAN tại các chi nhánh kinh doanh và chi nhánh kỹ thuật, ñại diện vùng kết nối khá phức tạp, hầu hết mô hình mạng là tự ñơn vị phát triển, theo hướng cần ñến ñâu kết nối ñến ñó, không theo mô hình chuẩn. Việc kết nối giữa các phòng ban ñược thực hiện tùy tiện, việc này dẫn ñến tình trạng khó khăn trong việc quản lý, mở rộng mạng. Hệ thống mạng chỉ bao gồm các thiết bị Modem, Switch và Hub ñơn giản, không có thiết bị chuyên dụng ñể tăng cường an ninh bảo mật và kiểm soát truy nhập. Nhằm mục ñích ñảm bảo hệ thống mạng hoạt ñộng ổn ñịnh, tăng cường an ninh bảo mật, kiểm soát việc trao ñổi thông tin giữa các vùng trong mạng và với mạng bên ngoài, ñảm bảo hệ thống dễ dàng trong việc mở rộng và khắc phục sự cố. 78 Giáo trình Thiết kế mạng Nhân viên IT tại ñơn vị thực hiện các công việc: • Là ñầu mối tiếp nhận, triển khai hệ thống mạng LAN. • Quản lý hệ thống cáp mạng kết nối các phòng ban. • Quản lý và duy trì hoạt ñộng ổn ñịnh của các thiết bị mạng. • Xây dựng, quản lý hồ sơ mạng: File cấu hình, Sơ ñồ vật lý, sơ ñồ logic. Sơ ñồ mặt chiếu bằng toàn nhà: Hình 2.40. Sơ ñồ mặt chiếu bằng tầng 1 Chương 2: Thiết kế Mạng cục bộ 79 Phòng Giám ñốc Phòng IT Up P.Trực ban Phòng họp Hình 2.41. Sơ ñồ mặt chiếu bằng tầng 2 III. Thiết kế giải pháp Hệ thống cable ñược thiết kế với yêu cầu: Phải có thêm 1 line dự phòng từ các phòng ban kết nối về phòng IT. Hệ thống mạng LAN ñược chia thành 6 vùng (zone), ñược phân chia bởi thiết bị trung tâm của mạng là Firewall. • Vùng kết nối máy trạm của các phòng ban (Trust). • Vùng kết nối máy trạm của phòng tài chính (TaiChinh). • Vùng kết nối máy chủ tài chính (DMZ). • Vùng kết nối WAN ERP (ERP). • Vùng kết nối mạng Internet (UnTrust). • Vùng kết nối WIFI(WIFI) Lưu ý: Vùng kết nối Wifi ñược sử dụng ñể kết nối với các thiết bị Access Point, kết hợp với các chính sách phù hợp ñược thiết lập. Việc sử dụng các thiết bị Wifi phải tuân thủ các quy ñịnh hiện hành của TCT.