Giáo trình Thiết kế mạng LAN

1 LỜI GIỚI THIỆU Từ khi chiếc máy tính đầu tiên ra đời cho đến nay máy tính vẫn khẳng định vai trò lớn của nó trong sự phát triển kinh tế - xã hội. Công nghệ thông tin ngày nay đã phát triển vượt bậc, tin học được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các ngành, các lĩnh vực của đời sống, đặc biệt là trong lĩnh vực quản lý.. .Mạng LAN được sử dụng rộng rãi và phổ biến, các sở, ban ngành, cơ quan, xí nghiệp đều lắp đặt hệ thống quản trị mạng. Tạo điều kiện cho công việc quản lý thuận tiện nhanh chóng , chính xác hơn, hiệu quả công việc cao hơn. Mô đun thiết kế mạng LAN là một mô đun chuyên môn của học viên nghề kỹ thuật sửa chữa lắp ráp máy tính. Mô đun này nhằm trang bị cho học viên các trường công nhân kỹ thuật và các trung tâm dạy nghề những kiến thức về mạng máy tính, cách xây dựng mạng quy mô nhỏ và lớn trong doanh nghiệp, các kiến thức này học viên có thể áp dụng trực tiếp vào lĩnh vực kinh doanh cũng như đời sống. Mô đun này cũng có thể làm tài liệu tham khảo cho các cán bộ kỹ thuật, các học viên của các nghề khác quan tâm đến lĩnh vực này. Mặc dù đã có những cố gắng để hoàn thành giáo trình theo kế hoạch, nhưng do hạn chế về thời gian và kinh nghiệm soạn thảo giáo trình, nên tài liệu chắc chắn còn những khiếm khuyết. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô cũng như các em học sinh, sinh viên và những ai sử dụng tài liệu này. Hà Nội, 2013 Tham gia biên soạn Khoa Công Nghệ Thông Tin Trường Cao Đẳng Nghề Kỹ Thuật Công Nghệ Địa Chỉ: Tổ 59 Thị trấn Đông Anh – Hà Nội Tel: 04. 38821300 Chủ biên: Phùng Quốc Cảnh Mọi góp ý liên hệ: Phùng Sỹ Tiến – Trưởng Khoa Công Nghệ Thông Tin Mobible: 0983393834 Email: tienphungktcn@gmail.com – tienphungktcn@yahoo.com 2 MỤC LỤC ĐỀ MỤC TRANG MỤC LỤC ....................................................................................................... 2 BÀI MỞ ĐẦU: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ MẠNG ................................... 6 A. LÝ THUYẾT .............................................................................................. 6 1. Giới thiệu ................................................................................................. 6 1.1. Giới thiệu về mạng máy tính .............................................................. 6 1.2. Mục đích nối mạng ............................................................................ 7 1.3. Phân loại mạng .................................................................................. 8 1.3.1. Mạng cục bộ LAN ..................................................................... 8 1.3.2. Mạng diện rộng WAN ............................................................... 9 1.3.3. Mạng toàn cầu INTERNET ......................................................10 1.4. Mô hình mạng .................................................................................12 1.4.1. Sự cần thiết phải có mô hình truyền thông .................................12 1.4.2. Mô hình truyền thông đơn giản 3 tầng .......................................13 1.4.3. Các nhu cầu về chuẩn hóa đối với mạng ....................................17 1.4.4. Một số mô hình chuẩn hóa .........................................................17 2. Tiến trình xây dựng mạng ........................................................................20 2.1. Mô hình OSI .....................................................................................20 2.1.1. Các giao thức trong mô hình OSI ...............................................21 2.1.2. Các chức năng chủ yếu của các tầng trong mô hình OSI ............22 2.2. Thiết bị mạng tương ứng với từng tầng trong mô hình OSI ..............27 2.2.1. Card mạng – NIC(Network Interface Card) ...............................27 2.2.2. Repeater (Bộ tiếp sức)................................................................28 2.2.3. Bridge (Cầu nối) ........................................................................29 2.2.4. Router (Bộ tìm đường) ...............................................................32 2.2.5. Gateway (cổng nối) ....................................................................35 2.2.6. Hub (Bộ tập trung) .....................................................................35 2.3. Quy trình thiết kế hệ thống mạng ......................................................36 2.3.1. Thu thập yêu cầu của khách hàng...............................................36 2.3.2. Phân tích yêu cầu .......................................................................37 2.3.3. Thiết kế giải pháp ......................................................................37 2.3.3.1. Thiết kế sơ đồ mạng ở mức luận lý .....................................37 2.3.3.2. Xây dựng chiến lược khai thác và quản lý tài nguyên mạng 38 2.3.3.3. Thiết kế sơ đồ mạng ở vật lý ...............................................38 2.3.3.4. Chọn hệ điều hành mạng và các phần mềm ứng dụng .........38 2.3.4. Cài đặt mạng ..............................................................................39 2.3.4.1. Lắp đặt phần cứng ...............................................................39 2.3.4.2. Cài đặt và cấu hình phần mềm ............................................39 2.3.5. Kiểm thử mạng ..........................................................................39 2.3.6. Bảo trì hệ thống .........................................................................39 B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP .............................................................................40 BÀI 1: MẠNG LAN VÀ THIẾT BỊ MẠNG LAN ..........................................43 3 A. LÝ THUYẾT .............................................................................................43 1. Các chuẩn mạng cục bộ ...........................................................................43 1.1. Tổ chức chuẩn quốc tế OSI ...............................................................43 1.2. Mục đích và ý nghĩa của mô hình OSI ..............................................44 2. Cơ sở về bộ chuyển mạch ........................................................................45 2.1. Chức năng của bộ chuyển mạch ........................................................45 2.2. Các giải thuật hoán chuyển của bộ chuyển mạch ..............................46 3. Cơ sở về bộ định tuyến ............................................................................47 3.1. Tổng quan về Router ........................................................................47 3.2. Giải thuật chọn đường ......................................................................51 B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP ..............................................................................53 BÀI 2: THIẾT KẾ MẠNG LAN .....................................................................59 A. LÝ THUYẾT .............................................................................................59 1. Các yêu cầu thiết kế .................................................................................59 1.1. Lấy yêu cầu ......................................................................................59 1.2. Phân tích yêu cầu ..............................................................................59 2. Qui trình thiết kế mạng ............................................................................60 2. 1. Khảo sát địa điểm thi công ...............................................................60 2. 2. Vẽ sơ đồ thi công .............................................................................61 2. 3. Lập bảng dự trù kinh phí ..................................................................62 2. 4. Lập bảng kế hoạch thi công .............................................................62 3. Hồ sơ thiết kế mạng .................................................................................63 3. 1. Lập hồ sơ tổng quát hệ thống mạng .................................................63 3. 2. Lập hồ sơ chi tiết hệ thống mạng .....................................................63 B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP .............................................................................65 BÀI 3: THI CÔNG CÔNG TRÌNH MẠNG ....................................................67 A. LÝ THUYẾT .............................................................................................67 1. Đọc bản vẽ ..............................................................................................67 2. Các kỹ thuật thi công công trình mạng ....................................................68 2.1. Một số nguyên tắc thi công mạng .....................................................68 2.2. Thi công hệ thống cáp.......................................................................68 2. 3. Lắp đặt thiết bị mạng .......................................................................71 2.4. Thiết lập hệ thống quản trị ................................................................72 3. Giám sát thi công mạng ...........................................................................73 3. 1. Giám sát thi công cáp ......................................................................73 3. 2. Giám sát lắp đặt thiết bị ...................................................................74 3. 3. Lập hồ sơ thi công mạng ..................................................................76 B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP .............................................................................77 BÀI 4: CÀI ĐẶT HỆ THỐNG MẠNG ...........................................................78 A. LÝ THUYẾT .............................................................................................78 1. Cài đặt hệ điều hành mạng .......................................................................78 1.1. Cài đặt hệ điều hành mạng cho Server ..............................................78 1. 2. Cài đặt hệ điều hành mạng cho Client ..............................................79 2. Cài đặt giao thức mạng ............................................................................79 4 2. 1. Mô hình Internet TCP/IP .................................................................79 2.2. Bộ giao thức TCP/IP .........................................................................81 2.2.1. Tổng quan về bộ giao thức TCP/IP ............................................81 2.2.2. Một số giao thức trong bộ giao thức TCP/IP ..............................83 2.2.2.1. Giao thức hiệu năng IP (Internet Protocol) ..........................83 2.2.2.2. Giao thức hiệu năng UDP(User Datagram Protocol) ...........85 2.2.2.3. Giao thức TCP(Tranmission Control Protocol) ...................86 2.3. Một số giao thức khác .......................................................................87 2.3.1. NetBEUI ....................................................................................87 2.3.2. IPX/SPX ....................................................................................87 2.3.3. DECnet ......................................................................................87 3. Cài đặt các dịch vụ mạng .........................................................................87 3.1. Dịch vụ DHCP..................................................................................87 3.2. Dịch vụ DNS ....................................................................................96 3.2.1. Giới thiệu DNS ..........................................................................96 3.2.2. Đặt điểm của DNS trong Windows 2003 ...................................99 3.2.3. Cách phân bổ dữ liệu quản lý domain name ...............................99 3.2.4. Cơ chế phân giải tên ................................................................ 100 3.2.5. Cài đặt và cấu hình dịch vụ DNS ............................................. 103 3.3. Dịch vụ AD (Active Directory)....................................................... 112 3.3.1. Giới thiệu Active Directory ...................................................... 112 3.3.2. Chức năng của Active Directory .............................................. 113 3.3.3. Kiến trúc của Active Directory ................................................ 113 3.3.3.1. Objects .............................................................................. 113 3.3.3.2. Organizational Units ......................................................... 114 3.3.3.3. Domain ............................................................................. 114 3.3.3.4. Domain Tree .................................................................... 115 3.3.3.5 Forest ................................................................................. 116 3.3.4. Cài đặt và cấu hình dịch vụ AD ............................................... 116 3.3.4.1. Nâng cấp Server thành Domain Controller ........................ 116 3.3.4.2. Gia nhập máy trạm vào Domain ........................................ 122 4. Cấu hình bảo mật ................................................................................... 124 B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP ........................................................................... 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 136 5 MÔ ĐUN: THIẾT KẾ MẠNG LAN  Mã mô đun: MĐ33  Vị trí, ý nghĩa, vai trò của mô đun: - Vị trí: + Mô đun được bố trí sau khi sinh viên học xong các môn học chung. + Mô đun được bố trí sau khi sinh viên học xong các môn học/mô đun: Lắp ráp và cài đặt máy tính, Mạng máy tính, Quản trị mạng 1, 2. - Tính chất: + Là mô đun chuyên môn nghề thuộc các môn học, mô đun đào tạo nghề bắt buộc. - Ý nghĩa, vai trò của mô đun + Hiện nay ở nhiều nơi mạng máy tính đã trở thành một nhu cầu không thể thiếu được. Việc kết nối các máy tính thành mạng cho chúng ta những khả năng mới to lớn như: Sử dụng chung tài nguyên, nâng cao chất lượng và hiệu quả khai thác thông tin, tăng cường năng lực xử lý nhờ kết hợp các bộ phận phân tán, ... + Mô đun này cho chúng ta hiểu được tầm quan trọng của mạng máy tính trong khoa học máy tính, đó là mạng máy tính luôn được biến đổi nâng cấp sao cho phù hợp với hoàn cảnh và mục đích sử dụng + Mô đun này giúp chúng ta có khả năng triển khai xây dựng mạng LAN để phục vụ cho việc quản lý dự liệu nội bộ tổ chức của mình được thuận lợi, đảm bảo tính an toàn dự liệu + Ngoài ra còn giúp cho người quản trị mạng sử dụng một số kiến thức về hệ điều hành Windows Server để phân quyền sử dụng tài nguyên cho từng đối tượng là người dùng một cách rõ ràng và thuận tiện  Mục tiêu của mô đun: - Xác định được mô hình mạng thích hợp theo yêu cầu của người sử dụng - Lựa chọn được cấu hình máy tính và thiết bị truyền dẫn thích hợp cho hệ thống mạng - Lựa chọn được hệ điều hành mạng - Lập được hồ sơ thiết kế mạng - Ý thức tự giác trong học tập. - Tính cẩn thận, chính xác khi lập kế hoạch thiết kế hệ thống mạng LAN.  Nội dung mô đun: Mã bài Tên bài Thời lượng Tổng số Lý thuyết Thực hành Kiểm tra MĐ33-01 Bài mở đầu: Tổng quan về thiết kế mạng 6 4 2 MĐ33-02 Bài 1: Mạng cục bộ (LAN) và thiết bị mạng LAN 10 6 2 2 MĐ33-03 Bài 2: Thiết kế mạng LAN 20 6 12 2 6 MĐ33-04 Bài 3: Thi công công trình mạng 26 6 18 2 MĐ33-05 Bài 4: Cài đặt hệ thống mạng 28 6 20 2 BÀI MỞ ĐẦU: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ MẠNG Mã bài: MĐ33-01  Giới thiệu Bài này nhằm giới thiệu cho người học những vấn đề sau : - Nhắc lại mô hình OSI - Các thiết bị mạng tương ứng với mỗi tầng OSI - Các bước cần phải thực hiện để xây dựng một mạng máy tính và các vấn đề liên quan  Mục tiêu: - Trình bày được quy trình thiết kế một hệ thống mạng - Trình bày được chức năng hoạt động của các lớp trong mô hình OSI - Xây dựng được các bước của một hệ thống mạng - Tuân thủ, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị - Có tinh thần trách nhiệm cao trong học tập và làm việc - Tiết kiệm vật tư  Nội dung chính A. LÝ THUYẾT 1. Giới thiệu Mục tiêu: - Trình bày được lịch sử phát triển của mạng máy tính - Biết được lợi ích của việc kết nối mạng máy tính - Phân loại được các loại mạng máy tính - Nêu được một số mô hình chuẩn hóa 1.1. Giới thiệu về mạng máy tính Vào giữa những năm 50, những hệ thống máy tính đầu tiên ra đời sử dụng các bóng đèn điện tử nên kích thước rất cồng kềnh và tiêu tốn nhiều năng lượng. Việc nhập dữ liệu vào máy tính được thực hiện thông qua các bìa đục lỗ và kết quả được đưa ra máy in, điều này làm mất rất nhiều thời gian và bất tiện cho người sử dụng. Đến giữa những năm 60, cùng với sự phát triển của các ứng dụng trên máy tính và nhu cầu trao đổi thông tin với nhau, một số nhà sản xuất máy tính đã nghiên cứa chế tạo thành công các thiết bị truy cập từ xa tới các máy tính của họ, và đây chính là những dạng sơ khai của hệ thống mạng máy tính. Đến đầu những năm 70, hệ thống thiết bị đầu cuối 3270 của IBM ra đời cho phép mở rộng khả năng tính toán của các trung tâm máy tính đến các vùng ở xa. Đến giữa hững năm 70, IBM đã giới thiệu một loạt các thiết bị đầu cuối được thiết kế chế tạo cho lĩnh vực ngân hàng, thương mại. Thông qua dây cáp mạng các thiết bị đầu cuối có thể truy cập cùng một lúc đến một máy tính dùng chung. Đến năm 1977, công ty Datapoint Corporation đã tung ra thị trường hệ điều hành mạng của mình là “Attache Resource Computer Network” (Arcnet) 7 cho phép liên kết các máy tính và các thiết bị đầu cuối lại bằng dây cáp mạng, và đó đánh dấu sự ra đời đầu tiên của mạng máy tính. Nói một cách cơ bản, mạng máy tính là hai hay nhiều máy tính được kết nối với nhau theo một cách nào đó sao cho chúng có thể trao đổi thông tin qua lại với nhau. Hình 1.1: Mô hình mạng cơ bản Mạng máy tính ra đời xuất phát từ nhu cầu muốn chia sẻ và dùng chung dữ liệu. Không có hệ thống mạng thì dữ liệu trên các máy tính độc lập muốn chia sẻ với nhau phải thông qua việc in ấn hay sao chép qua đĩa mềm, CD ROM, điều này gây rất nhiều bất tiện cho người dùng. Các máy tính được kết nối thành mạng cho phép các khả năng: • Sử dụng chung các công cụ tiện ích • Chia sẻ kho dữ liệu dùng chung • Tăng độ tin cậy của hệ thống • Trao đổi thông điệp, hình ảnh, • Dùng chung các thiết bị ngoại vi (máy in, máy vẽ, Fax, modem ) • Giảm thiểu chi phí và thời gian đi lại. 1.2. Mục đích nối mạng Ngày nay với một lượng lớn về thông tin, nhu cầu xử lý thông tin ngày càng cao. Mạng máy tính hiện nay trở nên quá quen thuộc đối với chúng ta, trong mọi lĩnh vực như khoa học, quân sự, quốc phòng, thương mại, dịch vụ, giáo dục... Hiện nay ở nhiều nơi mạng đã trở thành một nhu cầu không thể thiếu được. Người ta thấy được việc kết nối các máy tính thành mạng cho chúng ta những khả năng mới to lớn như: Hình 1.2: Chia sẻ máy in qua mạng + Sử dụng chung tài nguyên: Những tài nguyên của mạng (như thiết bị, chương trình, dữ liệu) khi được trở thành các tài nguyên chung thì mọi thành viên của mạng đều có thể tiếp cận được mà không quan tâm tới những tài nguyên đó ở đâu. 8 Người ta có thể dễ dàng bảo trì máy móc và lưu trữ (backup) các dữ liệu chung và khi có trục trặc trong hệ thống thì chúng có thể được khôi phục nhanh chóng. Trong trường hợp có trục trặc trên một trạm làm việc thì người ta cũng có thể sử dụng những trạm khác thay thế. + Nâng cao chất lượng và hiệu quả khai thác thông tin: Khi thông tin có thể được sữ dụng chung thì nó mang lại cho người sử dụng khả năng tổ chức lại các công việc với những thay đổi về chất như: - Đáp ứng những nhu cầu của hệ thống ứng dụng kinh doanh hiện đại. - Cung cấp sự thống nhất giữa các dữ liệu. - Tăng cường khả năng xử lý thông tin nhờ kết hợp các bộ phận phân tán - Tăng cường truy nhập tới các dịch vụ mạng khác nhau đang được cung cấp trên thế