Chương 5 Mạng máy tính và Internet

Chương 5 Mạng máy tính và Internet Mạng máy tính phải đảm bảo 3 yếu tố: - Thứ nhất, có nhu cầu chia sẻ thông tin và dữ liệu. Tức là các máy tính được kết nối mạng ở đây có thể dùng để chia sẻ thông tin cho máy tính khác, máy này thường gọi là máy chủ (hay máy phục vụ - Server). 5. 1. KHÁI NIỆM MẠNG MÁY TÍNH 5.1.1 Khái niệm mạng máy tính - Thứ hai, các máy tính đơn lẻ phải được kết nối với nhau thông qua phương tiện truyền thông (hay, đường truyền - Transmission Medium), có thể là vô tuyến (Wireless - không dây) hoặc hữu tuyến (Wired – có dây). Các thông tin phải được truyền tải một cách nhanh chóng và chính xác. - Thứ ba, hệ thống đường truyền phải tuân theo các quy tắc truyền thông chung gọi là các giao thức (Protocols), khi ấy hệ thống truyền và hệ thống nhận mới có thể hiểu nhau để gửi nhận được thông tin. 5. 1.2 Phân loại mạng Có nhiều cách để phân loại mạng máy tính, tùy theo các tiêu chí khác nhau. Nguời ta có thể phân loại theo cách thức truyền thông (Protocol - giao thức), phổ biến nhất hiện nay là bộ giao thức TCP/IP. Hoặc, phân loại theo vai trò khả năng của các thành viên trong mạng, hay theo cách thức kết nối mạng. a. Phân loại theo quy mô và khoảng cách địa lý: Đây là một cách phân loại phổ biến nhất hiện nay, do vậy khi nói đến loại mạng người ta thường ngầm định nói theo cách phân loại này. Theo cách phân loại này, chúng ta có các loại mạng đó là LAN, WAN. Mạng cục bộ - LAN (Local Area Network): Là hệ thống mạng thường được lắp đặt trong các văn phòng công ty nhỏ, trường học,… với quy mô nhỏ và bán kính hẹp đến vài trăm mét. Số lượng các máy trạm trong mạng LAN chỉ từ hàng chục đến hàng trăm máy được kết nối với nhau bằng các đường truyền tốc độ cao. Về góc độ kỹ thuật, LAN có các tính chất quan trọng như: Tất cả các máy trạm trong mạng LAN cùng chia sẻ đường truyền chung, do đó thiết bị mạng hoạt động dựa trên kiểu truyền quảng bá (broadcast). Broadcast là chế độ trao đổi thông tin trong đó thông tin được gửi từ một điểm này tới tất cả các điểm khác, hay là từ một nguồn tới tất cả các đích có kết nối trực tiếp với nó. Mạng diện rộng - WAN (Wide Area Network): Là mạng thường được lắp đặt trong phạm vi địa lý rộng lớn trong một quốc gia, hay giữa các quốc gia trong một châu lục. Mạng WAN cũng có thể là sự liên kết nhiều mạng LAN với nhau thông qua các đường truyền. Mạng WAN sử dụng nhiều loại đường truyền kể cả đường truyền vệ tinh, sóng viba, cáp quang, trong thực tế thường dựa vào các đường truyền hoặc dịch vụ kết nối của công ty truyền thông, bưu điện. Mạng WAN sử dụng nhiều loại thiết bị và công nghệ khác nhau, để kết nối cần sử dụng hệ thống trung chuyển như các thiết bị Modem, bộ định tuyến (Router), chuyển mạch (Switch). Mạng xương sống (Backbone network) Mạng xương sống còn gọi là mạng đường trục là một hệ thống mạng máy tính kết nối một số mạng con hoặc các mạng LAN. Mạng đường trục có thể kết hợp chặt chẽ các mạng khác nhau trong cùng một cơ sở hạ tầng hoặc xây dựng hoặc trên các khu vực rộng hoặc trong các tòa nhà khác nhau, trong môi trường khuôn viên trường đại học, thường thì mạng Backbone có thể kết nối các mạng con trong một phạm vi đến vài ki lô mét. Mạng Backbone sử dụng các thiết bị chuyển mạch (Switch), bộ định tuyến (Router) để kết nối. Có nhiều mô hình Backbone, từ nhỏ đến lớn và tùy thuộc vào nhu cầu và quy mô của tổ chức như doanh nghiệp lớn, các nhà cung cấp dịch vụ thông tin, ngân hàng,... trường đại học lớn. Mạng Backbone được thiết kế theo mô hình phân cấp chia nhiều lớp, ví dụ một mạng được thiết kế ba lớp, lớp quan trọng nhất là lớp lõi Mạng Backbone b. Phân loại theo vai trò khả năng: Theo cách này mạng máy tính được phân thành hai loại. Mạng ngang hàng (peer-to-peer): Là các hệ thống mạng kết nối các máy tính mà trong đó vài trò các máy tính trong hệ thống mạng này là như nhau. Các hệ thống mạng này phổ biến nhất là trong các văn phòng cơ quan nhỏ, khi các máy tính đều là máy trạm (workstation) sử dụng cho nhân viên được kết nối với nhau để cùng chia sẻ tài liệu, đường truyền internet hoặc máy in sử dụng chung Mạng khách chủ(Client/Server): Là các hệ thống mạng mà trong đó có ít nhất một máy chủ (Server) đóng vai trò quản lý và cung cấp dịch vụ cho các máy khách (Client). Các máy khách sử dụng các dịch vụ từ máy chủ và chịu sự quản lý và giám sát của máy chủ này. c. Phân loại theo cách thức kết nối mạng: Theo cách phân loại này, ngưòi ta chỉ xem xét hình trạng mạng (topology) của hệ thống mạng LAN. Hệ thống mạng thường được chia ra làm bốn loại chính. Mạng Bus (Tuyến tính): Trong mạng này tất cả các máy trạm cùng phân chia một đường truyền chung (bus). Đường truyền chính được giới hạn hai đầu bằng hai đầu nối đặc biệt gọi là terminator. Mỗi trạm được nối với trục chính qua một đầu nối chữ T (T-connector) hoặc một thiết bị thu phát (Transceiver). Mạng Ring (vòng): Trên mạng hình vòng tín hiệu được truyền đi trên vòng theo một chiều duy nhất. Mỗi trạm của mạng được nối với vòng qua một bộ chuyển tiếp (repeater) do đó cần có giao thức điều khiển việc cấp phát quyền được truyền dữ liệu trên vòng mạng cho trạm có nhu cầu. Mạng Star (hình sao): Mạng hình sao có tất cả các trạm được kết nối với một thiết bị trung tâm có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các trạm và chuyển đến trạm đích. Các thiết bị trung tâm sử dụng phổ biến hiện nay là Hub hoặc Switch. Mạng hỗn hợp: là mạng máy kết hợp các kiểu kết nối ở trên. Trong thực tế do địa hình khác nhau của các tổ chức cơ quan, cũng như số lượng máy trạm ngày càng nhiều và việc dự phòng cho sự tăng trưởng số lượng máy trong tương lai, nên nhiều tổ chức cơ quan đã lựa chọn lắp đặt mạng LAN theo cách kết nối hỗn hợp. d. Phân loại theo cách thức truy cập Mạng LAN ảo (VLAN) Một nhóm các máy tính, thiết bị mạng thuộc các mạng LAN vật lý khác nhau nhưng được cấu hình để có thể liên lạc với nhau giống như chúng ở trên một mạng LAN vật lý gọi là mạng LAN ảo (Virtual Local Area Network). Mạng VLAN giúp tăng hiệu suất mạng LAN cỡ trung bình và lớn vì nó hạn chế kiểu truyền quảng bá . Khi số lượng máy tính và lưu lượng truyền tải tăng cao, số lượng gói tin quảng bá cũng gia tăng. Do đó VLAN được sử dụng trong những trường hợp sau: Mạng LAN có hơn 200 máy tính; lưu lượng dữ liệu trong LAN quá lớn; Các nhóm người dùng cần gia tăng bảo mật hoặc tốc độ truyền dữ liệu bị chậm; Các nhóm người dùng ở các mạng LAN khác nhau cần tổ chức thành một mạng riêng biệt. Mang riêng ảo (VPN) Mạng được cấu hình để kết nối các máy tính của các công ty, tổ chức, khách hàng với nhau thông qua mạng Internet gọi là mạng riêng ảo (VPN-Virtual Private Network). VPN sử dụng đường truyền qua Internet tạo ra các liên kết ảo để kết nối các máy tính thành một mạng riêng của doanh nghiệp, tổ chức 5.2 THIẾT BỊ MẠNG Hiện nay các thiết bị mạng ngày một đa dạng phục vụ cho nhiều loại mạng khác nhau, và một thiết bị mạng cũng có thể do nhiều hãng sản xuất khác nhau cùng sản xuất, các thiết bị này có thể cùng sử dụng trong một mạng. 5.2.1. Dây cáp mạng (network cable) Dây cáp đóng vai trò là phương tiện truyền tín hiệu giữa các nút mạng, có nhiều loại cáp nhằm đáp ứng qui mô của nhiều loại mạng khác nhau như sau: - Cáp đồng trục (coxial cable): là loại cáp có một lõi đồng chính giữa để truyền tín hiệu, còn bên ngoài là các lớp bỏ bọc bảo vệ và chống nhiều. Đây là loại cáp sử dụng trong các mạng tuyến tính (Bus), và không còn phổ biến trong các mạng LAN nữa. 10B2 Cable or "Thin Ethernet" Cáp đồng trục sử dụng các bộ nối cáp BNC để tạo kết nối giữa cáp và máy tính, giữa cáp và đoạn cáp khác. Bộ nối gồm có: bộ nối hình chữ T (T-connector) để nối cáp và card mạng; bộ nối ống để nối giữa hai đoạn cáp (BNC- connector) và bộ nối cuối (Terminator) ở hai đầu cuối của cáp. Cáp xoắn: chủ yếu là các loại cáp, mà các sợi truyền tín hiệu xoắn với nhau theo từng cặp (twisted-pair cable). Đây là loại cáp sử dụng phổ biến nhất trong các mạng LAN hiện nay, là loại cáp không có vỏ bọc chống nhiễu UTP (Unshielded Twisted-Pair). Cáp xoắn đôi có nhiều loại từ CAT1 đến CAT6, phổ biến là CAT5 dùng giắc cắm RJ45, tốc độ 100Mb/s, truyền tải tín hiệu xa 100m, CAT6 truyền dữ liệu lên đến 300 Mb/s. - Cáp quang ít bị nhiễu, tốc độ cao, cáp quang là một loại cáp viễn thông làm bằng thủy tinh hoặc nhựa, sử dụng ánh sáng để truyền tín hiệu. Dây cáp gồm những sợi cáp dài, mỏng thành phần của thủy tinh trong suốt bằng đường kính của một sợi tóc. Chúng được sắp xếp trong bó được gọi là cáp quang và được sử dụng để truyền tín hiệu trong khoảng cách rất xa. Không giống như cáp đồng truyền tín hiệu bằng điện, Cáp truyền tín hiệu xa hơn cáp đồng. 5.2.2 Card mạng (Network Interface Card - NIC) Là thiết bị được lắp đặt vào khe mở rộng (expansion slot) của máy tính (hoặc tích hợp trên MainBoard). Trên card mạng thường có ít nhất một cổng kết nối để gắn cáp mạng, hoặc là cổng đầu thu phát tín hiệu để kết nối với mạng không dây. Card mạng có nhiệm vụ gửi và nhận dữ liệu từ máy tính với mạng. 5.2.3. Bộ phát lặp (Repeater) Thiết bị trung gian thực hiện chức năng hai nhánh mạng để chuyển tiếp tín hiệu ở mức vật lý, nó có tác dụng khuyếch đại tín hiệu trên đường truyền do đó được sử dụng để kéo dài cáp mạng. Nó không thể sử dụng để nối các mạng có công nghệ khác nhau. Repeater chỉ khuyếch đại tín hiệu mà không xử lý nội dung tín hiệu. Số lượng Repeater trong một mạng có giới hạn (tối đa 4). 5.2.4. Bộ tập trung (Hub) Là trung tâm của mạng hình sao (điểm tập trung các đầu dây trong mạng). Hub có nhiều cổng (port) loại nhỏ vài cổng, loại lớn có thể 24 cổng, mỗi cổng liên kết được một thiết bị . Hub nhận tín hiệu tại một cổng và lặp lại tín hiệu đó trên tất cả các cổng còn lại. Nên, tại mỗi thời điểm chỉ có một trạm được chuyển dữ liệu. Vì vậy một hub tốc độ 10Mbps thì có tốc độ tổng cộng của tất cả các cổng là 10Mbps. 5.2.5. Chuyển mạch (Switch) Switch được thiết kế cho mạng nhiều đoạn, hoặc số lượng máy tính mạng lớn. Switch cho phép nối mạng với nhau ở tốc độ cao.  Switch nhận tín hiệu từ một cổng và chuyển tiếp tín hiệu đến cổng kết nối với thiết bị đích theo nguyên tắc Switch lưu lại bản ghi nhớ địa chỉ địa chỉ vật lý (MAC) của tất cả các thiết bị mà nó kết nối tới.  Switch có nhiều cổng (port), hình thức như Hub, loại lớn có thể có 48 cổng, mỗi cổng liên kết được một thiết bị. Ta có thể sử dụng Switch thay cho Hub mà không cần thay đổi những thiết bị khác và cáp mạng. Tại mỗi thời điểm Switch có thể có nhiều hơn một trạm truyền dữ liệu. 5.2.7. Bộ định tuyến (Router) Thiết bị này có chức năng dò tìm và quyết định tuyến đường tốt nhất để truyền dữ liệu đến đích cuối cùng. Nguyên lý hoạt động chung của Router là sử dụng bảng định tuyến (routing table) để chứa địa chỉ của các nút mạng, căn cứ vào đó để tìm đường truyền dữ liệu. Router thường được sử dụng để kết nối với ít nhất hai mạng, thông thường là hai mạng LAN hoặc WAN, hoặc một LAN và mạng của ISP (Internet Service Provider). Router được đặt tại Gateway, nơi kết nối hai hoặc nhiều mạng khác nhau. ISP Router kết nối mạng LAN Router tích hợp MODEM, Hub, Wifi, thường được thiết kế với năng lực xử lý thấp thường được sử dụng cho những những mạng nhỏ. Ví dụ MODEM tích hợp Router được dùng để kết nối mạng LAN (khoảng vài chục máy tính) với IS. 5. 3. MÁY CHỦ MẠNG Máy chủ mạng (Server) là những máy tính được cài đặt và cấu hình thành những máy cung cấp các dịch vụ chuyên dùng nào đó cho người dùng mạng. Máy chủ mạng phần cứng là máy tính được thiết kế với định hướng để chạy các ứng dụng lớn, xử lý khối lượng lớn dữ liệu, các máy tính này được thiết kế với cấu hình mạnh hơn các máy tính cá nhân (PC) về bản mạch chính, bộ vi xử lý, bộ nhớ, ... . Các hệ thống mạng hiện nay được xây dựng để cung cấp và chia sẻ rất nhiều dịch vụ, do vậy trong hệ thống mạng ngày càng sử dụng nhiều máy chủ mạng. Sau đây là một số loại máy chủ mạng phổ biến: 5.3.1. Máy chủ tệp (File Server) Máy chủ thường có trong hầu hết các mạng LAN hiện nay. Nó cung cấp nơi lưu trữ dữ liệu là các tệp tin dữ liệu hay phần mềm sử dụng chung cho các máy trạm và người dùng trong mạng. Đặc trưng chính và tài nguyên của loại máy chủ này chính là khả năng lưu trữ. 5.3.2. Máy chủ in (Print Server) In ấn là nhu cầu không thể thiếu trong mỗi doanh nghiệp. Nếu mỗi máy tính chúng ta trạng bị một máy in thì sẽ rất lãng phí tài nguyên. Do vậy việc chia sẻ tài nguyên máy in trong mạng được xem là một dịch vụ cơ bản mà hầu hết các hệ điều hành hỗ trợ và ứng dụng sử dụng. Với các mạng nhỏ thì máy in được gắn trực tiếp với một máy trạm nào đó, từ đó sử dụng dịch vụ chia sẻ máy in để các máy tính khác có thể sử dụng. Với những mạng máy tính mà tần suất sử dụng máy in lớn, thì người ta thường đầu tư các máy in chuyên dụng cỡ lớn và có nhiều hình thức kết nối với mạng để cung cấp dịch vụ in ấn khácnhau: + Nếu máy in là máy in mạng này, thì nó được gắn trực tiếp với mạng bằng một đường cáp mạng riêng, và cài phần mềm lên một máy chủ trong mạng để quản lý và chia sẻ dịch vụ in ấn trong mạng. Máy chủ này gọi là máy chủ in. + Nếu không phải là máy in có cổng gắn trực tiếp với mạng, thì người ta có thể mua một thiết bị phần cứng là gọi là Printer Server để gắn máy in vào đó, và Printer Server sẽ được gắn với mạng để cung cấp dịch vụ in ấn trên mạng. Lúc này thiết bị phần cứng Printer Server đóng vài trò như là một máy chủ in. 5.3.3. Máy chủ ứng dụng (Application Server) Máy chủ ứng dụng là các máy chủ chuyên dùng trong các hệ thống mạng để chạy các ứng dụng cung cấp dịch vụ đến các máy trạm trong mạng. Có rất nhiều loại máy chủ ứng dụng, nó thay đổi theo thời gian và tốc độ phát triển của các ứng dụng trong lĩnh vực công nghệ thông tin. Hiện nay, có một số loại máy chủ ứng dụng phổ biến sau: + Máy chủ ứng dụng cơ sở dữ liệu (Database Server): là các máy chủ được cài đặt các hệ quản trị cơ sở dữ liệu, từ đó có thể thiết lập các cơ sở dữ liệu cho các hệ thống thông tin trong các doanh nghiệp. Đây là loại máy chủ không thể thiếu trong các doanh nghiệp lớn, các doanh nghiệp có hệ thống thông tin họat động dựa trên nền tảng máy tính Máy chủ ứng dụng thư điện tử (E-Mail Server): Là máy chủ cung cấp dịch vụ thử điện tử cho người dùng. Máy chủ này cung cấp dịch vụ thử điện tử trong một doanh nghiệp, hoặc cộng đồng người dùng mạng có kết nối với nó (miễn phí, hoặc thu phí). + Máy chủ ứng dụng Web (Web Server): là máy chủ được cài đặt phần mềm để cung cấp dịch vụ lưu trữ hệ thống siêu văn bản, để người dùng có thể đọc từ các trình duyệt web ( web browser). + Máy chủ ứng dụng chia sẻ dữ liệu (FTP Server): là các máy chủ cung cấp dịch vụ cho người sử dụng có thể tải lên (upload) hoặc tải xuống (download) dữ liệu hoặc phần mềm. 5.4 Mạng Internet 5.4.1. Khái niệm về Internet Internet được gọi là liên mạng máy tính toàn cầu. Về mặt phần cứng nó bao gồm tất cả các mạng LAN và WAN trên thế giới kết nối với nhau, về phần mềm cần phải có để các máy tính nhận ra nhau bằng cách sử dụng một giao thức chung và giao thức đó là giao thức TCP/IP. Giao thức TCP/IP được xem như là ngôn ngữ chung cho tất cả các máy tính kết nối với Internet. 5.4.2 Sự hình thành Internet  1957 khi Liên xô cũ phóng con tàu vũ trụ 1mang theo vệ tinh Sputnik. Cơ quan quản lý dự án nghiên cứu cấp cao ARPA (Advanced Research Projects Agency) trực thuộc 1Bộ Quốc phòng. ARPA bắt tay ngay vào một dự án thiết kết một mạng gồm các máy tính phân tán trên một phạm vi lãnh thổ rộng  1969 bốn mạng máy tính của Mỹ đã được kết nối với nhau và được gọi là ARPANET Năm 1980, tổ chức khoa học quốc gia Mỹ NSF (National Science Foundation) thành lập mạng liên kết các trung tâm máy tính lớn với nhau gọi là NSFNET. Trước kia, các máy tính nhanh nhất thế giới thường được sử dụng cho công việc phát triển vũ khí mới và cho các công ty lớn. Với sự ra đời các trung tâm này, NSF cho phép tất cả mọi người hoạt động trong lĩnh vực khoa học sử dụng. Năm 1984, ARPARNET được chia ra thành hai phần: phần thứ nhất vẫn được gọi là ARPARNET, dành cho việc nghiên cứu và phát triển; phần thứ hai được gọi là MILNET, là mạng dùng cho các mục đích quân sự. Cuối 1987, khi lượng thông tin truyền tải làm cho các máy tính kiểm soát đường truyền và mạng điện thoại nối các trung tâm máy tính lớn bị quá tải, một hợp đồng nâng cấp đường truyền đã được ký kết giữa NSFNET với Merit Network Inc. Mạng đã được nâng cấp với tốc độ đường truyền tăng gấp 20 lần. Do đó, nhiều doanh nghiệp đã chuyển từ ARPARNET sang Mạng Internet NSFNET. Sau gần 20 năm hoạt động, ARPARNET không còn hiệu quả nữa và đã ngừng hoạt động vào khoảng năm 1990. Năm 1989, tại Trung tâm nghiên cứu nguyên tử Châu Âu (CERN), Tim Berners Lee triển khai thành công dịch vụ Work Wide Web (WWW). Mạng Internet Sự hình thành mạng xương sống của NSFNET và những mạng vùng khác đã tạo ra một mội trường thuận lợi cho sự phát triển Internet. Tới năm 1995, NSFNET thu lại thành một mạng nghiên cứu, còn Internet thì vẫn tiếp tục phát triển. Vào ngày 19 tháng 11 năm 1997, Việt Nam chính thức tham gia và cung cấp dịch vụ Internet. Hiện nay tại Việt Nam đã có khá nhiều nhà cung cấp dịch vụ Internet: các công ty FPT, Viettel, VDC, VNPT, … phổ biến là dịch vụ Internet thông qua đường truyền ADSL đến tận từng gia đình với chi phí rất thấp. 5.4.5. Kết nối một máy tính vào mạng Internet Hiện nay mạng Internet ngày càng trở nên phổ biến, không những ở thành phố mà còn cả ở nông thôn. Cách thức để một máy tính kết nối được với Internet cũng trở nên phổ biến hơn. Trước đây khi nói đến việc sử dụng Internet thì người ta nghĩ ngay đến phương tiện máy tính, còn ngày nay thì từ chiếc điện thoại thông minh cũng có thể dễ dàng kết nối Internet và sử dụng đầy đủ các dịch vụ tương tự như trên máy tính. Kết nối Internet bằng modem quay số (Dial-up network) Đây là cách thức kết nối với Internet bằng quay số thông qua đường thoại của mạng viễn thông đến một số điện thoại của nhà cung cấp dịch vụ Internet bằng cách sử thiết bị modem (modulation and demodulation - điều chế và giải điều chế) gắn với máy tính, và modem này được gắn với một đường dây điện thoại. Để kết nối máy tính dùng Windows 7 vào Internet cần thực hiện những công việc sau: - Lắp đặt và cấu hình modem - Cắm cáp kết nối modem vào máy tính (Cổng COM hoặc USB), cắm cáp điện thoại vào modem. - Cài đặt driver modem cho máy tính bằng đĩa phần mềm đi kèm. Mô hình kết nối Cấu hình đường truyền trên Windows Trên Windows 7, từ cửa sổ Windows Explorer, bấm phải chuột mục Network, chọn Properties, trên cửa sổ mới chọn Set up a new connection or network, tiếp theo chọn Set up a dial-up connection. Tiếp theo nhập các thông tin cần thiết trên cửa sổ Create a Dial-up connection: Cửa số nhập thông tin kết nối Các thông tin: Dial-up phone number (số điện thoại truy cập Internet), User name, Password, lấy từ các nhà cung cấp dịch vụ Internet. Cuối cùng chọn Connect, việc kết nối có thể mất vài phút, nếu quá trình kết nối thành công, máy tính sẽ tự động nhận được các thông tin từ nhà cung cấp dịch vụ, Windows sẽ thông báo bằng biểu tượng mạng trên Thanh tác vụ (Taskbar) 5.5. MỘT SỐ DỊCH VỤ TRÊN MẠNG INTERNET Trên mạng Internet hiện có rất nhiều dịch vụ tiện lợi cho người sử dụng, đáp ứng các nhu cầu ngày càng nhiều như cập nhật thông tin, trao đổi thông tin học tập, nghiên cứu khoa học, thương