Giáo trình Thiết kế mạng LAN (Mới)

1 LỜI GIỚI THIỆU Trong những năm qua, dạy nghề đã có những bước tiến vượt bậc cả về số lượng và chất lượng, nhằm thực hiện nhiệm vụ đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật trực tiếp đáp ứng nhu cầu xã hội. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ trên thế giới, lĩnh vực Công nghệ thông tin nói chung và ngành Quản trị mạng ở Việt Nam nói riêng đã có những bước phát triển đáng kể. Chương trình dạy nghề Quản trị mạng đã được xây dựng trên cơ sở phân tích nghề, phần kỹ năng nghề được kết cấu theo các mô đun môn học. Để tạo điều kiện thuận lợi cho các cơ sở dạy nghề trong quá trình thực hiện, việc biên soạn giáo trình theo các mô đun đào tạo nghề là cấp thiết hiện nay. Mô đun Thiết kế mạng Lan là mô đun đào tạo chuyên môn nghề được biên soạn theo hình thức tích hợp lý thuyết và thực hành. Trong quá trình thực hiện, nhóm biên soạn đã tham khảo nhiều tài liệu Thiết kế mạng Lan trong và ngoài nước, kết hợp với kinh nghiệm trong thực tế. Mặc dầu có rất nhiều cố gắng, nhưng không tránh khỏi những khiếm khuyết, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của độc giả để giáo trình được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn 2 MỤC LỤC TRANG LỜI GIỚI THIỆU ................................................................................................... 1 BÀI 1 : TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ VÀ CÀI ĐẶT MẠNG ............................ 9 1. Tiến trình xây dựng mạng ..................................................................... 9 1.1. Thu thập yêu cầu của khách hàng .................................................. 9 1.2. Phân tích yêu cầu ......................................................................... 10 1.3. Thiết kế giải pháp ......................................................................... 10 1.4. Cài đặt mạng ................................................................................ 12 1.5. Kiểm thử mạng ............................................................................. 12 1.6. Bảo trì hệ thống ............................................................................ 12 2. Mô hình OSI. ....................................................................................... 12 BÀI 2: CÁC CHUẨN MẠNG CỤC BỘ .............................................................. 17 1. Phân loại mạng ................................................................................... 17 2. Mạng cục bộ và giao thức điều khiển truy cập đường truyền ............. 17 3. Các sơ đồ nối kết mạng LAN (LAN Topologies) ............................... 18 4. Các loại thiết bị sử dụng trong mạng LAN .......................................... 19 5. Các tổ chức chuẩn hóa về mạng .......................................................... 19 6. Mạng Ethernet ..................................................................................... 20 6.1. Lịch sử hình thành ........................................................................ 21 6.2. Card giao tiếp mạng (NIC-Network Interface Card) ................... 22 6.3. Một số chuẩn mạng Ethernet phổ biến ......................................... 23 Bài tập thực hành của học viên ............................................................... 31 BÀI 3 : CƠ SỞ VỀ CẦU NỐI .............................................................................. 33 1. Giới thiệu về liên mạng ....................................................................... 33 2. Giới thiệu về cầu nối ........................................................................... 34 2.1. Cầu nối trong suốt ........................................................................ 35 2.2. Cầu nối xác định đường đi từ nguồn ............................................ 38 2.3. Cầu nối trộn lẫn (Mixed Media Bridge) ....................................... 40 Bài tập thực hành của học viên ............................................................... 40 Bài 3: Thực hiện cấu hình WNAP-7300 tính năng Bridge ................. 44 1. Chức năng và đặc tính mới của switch ................................................ 49 3 2. Kiến trúc của switch ............................................................................ 50 3. Các giải thuật hoán chuyển.................................................................. 51 3.1. Giải thuật hoán chuyển lưu và chuyển tiếp (Store and Forward Switching) ..................................................................................... 51 3.2. Giải thuật xuyên cắt (Cut-through) .............................................. 51 3.3. Hoán chuyển tương thích (Adaptive – Switching) ...................... 51 4. Thông lượng tổng (Aggregate throughput) ......................................... 52 5. Phân biệt các loại Switch ..................................................................... 52 5.1. Bộ hoán chuyền nhóm làm việc (Workgroup Switch) ................ 52 5.2. Bộ hoán chuyến nhánh mạng (Segment Switch) ......................... 53 5.3. Bộ hoán chuyển xương sống (Backbone Switch) ........................ 53 5.4. Bộ hoán chuyển đối xứng (Symetric Switch) .............................. 53 5.5. Bộ hoán chuyển bất đối xứng (Asymetric Switch) ...................... 54 Bài tập thực hành của học viên ............................................................... 54 BÀI 5 : CƠ SỞ VỀ ĐỊNH TUYẾN ......................................................................56 1. Mô tả ................................................................................................... 56 2. Chức năng của bộ chọn đường ............................................................ 57 3. Nguyên tắc hoạt động của bộ chọn đường .......................................... 58 3.1. Bảng chọn đường (Routing table) ............................................... 58 3.2. Nguyên tắc hoạt động .................................................................. 59 3.3. Vấn đề cập nhật bảng chọn đường .............................................. 60 4. Giải thuật chọn đường ......................................................................... 60 4.1. Chức năng của giải thuật vạch đường ......................................... 61 4.2. Đại lượng đo lường (Metric) ....................................................... 61 4.3. Mục đích thiết kế ......................................................................... 61 4.4. Phân loại giải thuật chọn đường ................................................. 62 5. Thiết kế liên mạng với giao thức IP .................................................... 64 5.1. Xây dựng bảng chọn đường ........................................................ 64 5.2. Đường đi của gói tin .................................................................... 66 5.3. Giao thức phân giải địa chỉ (Address Resolution Protocol) ...... 67 5.4. Giao thức phân giải địa chỉ ngược RARP (Reverse Address Resolution Protocol) ................................................................................... 70 4 5.5. Giao thức thông điệp điều khiển mạng Internet ICMP (Internet Control Message Protocol)........................................................... 70 5.6. Giao thức chọn đường RIP (Routing Information Protocol) ..... 71 5.7. Giải thuật vạch đường OSPF ....................................................... 74 5.8. Giải thuật vạch đường BGP (Border Gateway Protocol) ............ 77 Bài tập thực hành của học viên ............................................................... 83 BÀI 6 : MẠNG CỤC BỘ ẢO (VIRTUAL LAN) ................................................ 85 1. Giới thiệu ............................................................................................. 85 2. Vai trò của Switch trong VLAN ......................................................... 86 2.1. Cơ chế lọc khung (Frame Filtering) ............................................. 86 2.2. Cơ chế nhận dạng khung (Frame Identification) ......................... 87 3. Thêm mới, xóa, thay đổi vị trí người sử dụng mạng .......................... 87 4. Hạn chế truyền quảng bá. ................................................................... 88 5. Thắt chặt vấn đề an ninh mạng ........................................................... 89 6. Vượt qua các rào cản vật lý ................................................................ 90 7. Các mô hình cài đặt VLAN ................................................................ 90 7.1. Mô hình cài đặt VLAN dựa trên cổng ......................................... 90 7.2. Mô hình cài đặt VLAN tĩnh ......................................................... 91 7.3. Mô hình cài đặt VLAN động ....................................................... 92 8. Mô hình thiết kế VLAN với mạng đường trục ................................... 92 Bài tập thực hành của học viên ............................................................... 93 BÀI 7: DANH SÁCH ĐIỀU KHIỂN TRUY CẬP .............................................. 98 1. Khái niệm Điều khiển truy cập. ..................................................... 98 2. Các vai trò trong điều khiển truy cập ............................................ 100 BÀI 8 : THIẾT KẾ MẠNG CỤC BỘ LAN ....................................................... 112 1. Giới thiệu tiến trình thiết kế mạng LAN .......................................... 112 2. Lập sơ đồ thiết kế mạng .................................................................... 113 2.1. Phát triển sơ đồ mạng ở tầng vật lý ............................................ 113 2.2. Nối kết tầng 2 bằng switch ......................................................... 116 2.3. Thiết kế mạng ở tầng 3 ............................................................... 119 2.4. Xác định vị trí đặt Server ........................................................... 120 2.5. Lập tài liệu cho tầng 3 ................................................................ 121 5 Bài tập thực hành của học viên ............................................................. 122 BÀI 9 : SỬ DỤNG PHẦN MỀM MICROSOFT VISIO ĐỂ THIẾT KẾ SƠ ĐỒ MẠNG ........................................................................................................................ 124 1. Giới thiệu chung ............................................................................... 124 2. Làm việc với Ms. Visio .................................................................... 125 2.1. Mở và thoát khỏi Visio .............................................................. 125 2.2. Tạo mới, lưu, đóng và mở lại bản vẽ ......................................... 125 2.3. Thay đổi cửa sổ màn hình và các thanh công cụ ....................... 126 2.4. Các thao tác cơ bản .................................................................... 127 3. Sơ đồ thực tế ..................................................................................... 127 3.1. Sơ đồ tổ chức trong doanh nghiệp ............................................. 127 3.2. Sơ đồ mạng máy tính. ................................................................ 137 3.3. Sơ đồ kiến trúc mặt bằng. .......................................................... 143 BÀI 10 : XÂY DỰNG MẠNG LAN .............................................................. 149 1. Yêu cầu kỹ thuật ............................................................................... 149 1.1.Khả năng mở rộng ....................................................................... 149 1.2. Hiệu năng ................................................................................... 149 1.3. Khả năng quản trị ....................................................................... 149 1.4. Tính bảo mật .............................................................................. 149 1.5. An toàn dữ liệu ........................................................................... 149 1.6. Giá thành .................................................................................... 149 1.7. Bảo vệ đầu tư ............................................................................. 150 1.8. Tính tương thích ......................................................................... 150 1.9. Tính mềm dẻo ............................................................................ 150 2. Mô hình mạng LAN .......................................................................... 150 3. Phương án thiết kế mạng LAN ......................................................... 150 3.1.Mục đích và yêu cầu thiết kế ...................................................... 150 3.2. Cơ sở thiết kế mạng ................................................................... 151 3.3. Lựa chọn các giải pháp .............................................................. 151 3.4. Phương án triển khai .................................................................. 151 3.5. Lựa chọn thiết bị mạng .............................................................. 152 4. Tổ chức người sử dụng ..................................................................... 152 6 5. Phòng và diệt Virus ........................................................................... 152 6. Dây cáp cho mạng ............................................................................. 152 7. Thiết bị điện ...................................................................................... 154 7.1. Thiết bị điện bảo vệ điện áp ....................................................... 154 7.2. Các thiết bị khác: ........................................................................ 154 8. Định hướng xây dựng hệ thống ......................................................... 154 8.1. Tổ chức duy trì hệ thống ............................................................ 155 8.2. Kế hoạch bảo trì hệ thống .......................................................... 155 9. Kế hoạch đào tạo và hướng dẫn sử dụng .......................................... 156 9.1. Đào tạo sử dụng .......................................................................... 156 9.2. Đào tạo các chương trình ứng dụng ........................................... 156 9.3. Đào tạo việc cập nhật thông tin .................................................. 157 9.4. Khả năng mở rộng hệ thống ....................................................... 157 Bài tập thực hành của học viên ............................................................. 157 7 CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN THIẾT KẾ MẠNG LAN Mã số mô đun: MĐ 23 Thời gian mô đun: 75giờ (Lý thuyết: 29 giờ; Thực hành: 46 giờ) I. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN: * Vị trí của mô đun: Mô đun được bố trí sau khi học sinh học xong mô đun Mạng máy tính, Lắp ráp và cài đặt máy tính, Tin học văn phòng. * Tính chất của mô đun: Là mô đun kỹ thuật cơ sở. II. MỤC TIÊU CỦA MÔ ĐUN: * Kiến thức: Trình bày được các khái niệm, định nghĩa về mạng LAN; WAN; VLAN; giao thức truy nhập đường truyền và danh sách truy cập. Phát biểu được chức năng, nguyên tắc hoạt động của bộ định tuyến; Switch; Các lớp mạng trong mô hình OSI; danh sách truy nhập và mạng VLAN Trình bày được trình tự thiết kế một hệ thống mạng; các chuẩn kết nối mạng cục bộ; đặc điểm của mạng cục bộ; kiến trúc của bộ chuyển mạch. * Kỹ năng: Đọc được các bảng vẽ thi công mạng Thiết kế và Xây dựng được hệ thống mạng LAN theo yêu cầu khách hàng Cài đặt được các hệ điều hành mạng Cài đặt, cấu hình được các dịch vụ mạng Cấu hình bảo mật được dữ liệu hệ thống mạng Vẽ được bản vẽ thi công mạng bằng phần mềm Visio * Thái độ: Có được ý thức tự giác trong công việc, tác phong làm việc công nghiệp, bảo đảm an toàn, vệ sinh. III. NỘI DUNG CỦA MÔ ĐUN: TT Tên các bài trong mô đun Thời gian (giờ) Tổng LT TH KT 1 Bài 1. Tổng quan về thiết kế và cài đặt mạng 5 2 3 0 2 Bài 2. Các chuẩn mạng cục bộ 5 2 3 0 3 Bài 3. Cơ sở về cầu nối ( Bridge) 5 2 2 1 4 Bài 4. Cơ sở về bộ chuyển mạch 5 3 2 0 5 Bài 5. Cơ sở về định tuyến 10 4 5 1 6 Bài 6. Mạng cục bộ ảo (Virtual LAN) 10 4 5 1 8 TT Tên các bài trong mô đun Thời gian (giờ) Tổng LT TH KT 7 Bài 7. Danh sách điều khiển truy cập 5 2 3 0 8 Bài 8. Thiết kế mạng cục bộ (LAN) 10 3 6 1 9 Bài 9. Sử dụng phần mềm Microsoft Visio để thiết kế mạng 10 3 6 1 10 Bài 10. Xây dựng mạng LAN 8 4 4 0 11 Kiểm tra kết thức mô đun 2 0 0 2 Cộng 75 29 39 7 9 BÀI 1 : TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ VÀ CÀI ĐẶT MẠNG Mục tiêu: - Mô tả được quy trình thiết kế một hệ thống mạng; - Trình bày được chức năng hoạt động của các lớp trong mô hình OSI. - Thực hiện các thao tác an toàn với máy tính. 1. Tiến trình xây dựng mạng Mục tiêu: - Mô tả được quy trình thiết kế một hệ thống mạng - Xác định được công việc cần thực hiện từng bước trong quy trình Tiến trình xây dựng mạng cũng trải qua các giai đoạn như việc xây dựng và phát triển một phần mềm. Nó cũng gồm các giai đoạn như: 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, cài đặt mạng, kiểm thử và cuối cùng là bảo trì mạng. Phần này sẽ giới thiệu sơ lược về nhiệm vụ của từng giai đoạn để ta có thể hình dung được tất cả các vấn đề có liên quan trong tiến trình xây dựng mạng. 1.1. Thu thập yêu cầu của khách hàng Mục đích của giai đoạn này là nhằm xác định mong muốn của khách hàng trên mạng mà chúng ta sắp xây dựng. Những câu hỏi cần được trả lời trong giai đoạn này là:  Chúng ta thiết lập mạng để làm gì? sử dụng nó cho mục đích gì?  Các máy tính nào sẽ được nối mạng?  Những người nào sẽ được sử dụng mạng, mức độ khai thác sử dụng mạng của từng người / nhóm người ra sao?  Trong vòng 3-5 năm tới chúng ta có nối thêm máy tính vào mạng không, nếu có ở đâu, số lượng bao nhiêu ? Phương pháp thực hiện của giai đoạn này là chúng ta phải phỏng vấn khách hàng, nhân viên các phòng mạng có máy tính sẽ nối mạng. Thông thường các đối tượng mà chúng ta phỏng vấn không có chuyên môn sâu hoặc không có chuyên môn về mạng. Cho nên chúng ta nên tránh sử dụng những thuật ngữ chuyên môn để trao đổi với họ. Chẳng hạn nên hỏi khách hàng “ chúng ta có muốn người trong cơ quan chúng ta gởi mail được cho nhau không?”, hơn là hỏi “ chúng ta có muốn cài đặt Mail server cho mạng không? ”. Những câu trả lời của khách hàng thường không có cấu trúc, rất lộn xộn, 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 đặt câu hỏi và tổng hợp thông tin. Một công việc cũng hết sức quan trọng trong giai đoạn này là “Quan sát thực địa” để xác định những nơi dây cáp mạng sẽ đi qua, khoảng cách xa nhất giữa hai máy tính trong mạng, dự kiến đường đi của dây mạng, quan sát hiện trạng công trình kiến trúc nơi mạng sẽ đi qua. Thực địa đóng vai trò quan trọng trong việc chọn công nghệ 10 và ảnh hưởng lớn đến chi phí mạng. Chú ý đến ràng buộc về mặt thẩm mỹ cho các công trình kiến trúc khi chúng ta triển khai đường dây mạng bên trong nó. Giải pháp để nối kết mạng cho 2 tòa nhà tách rời nhau bằng một khoảng không phải đặc biệt lưu ý. Sau khi khảo sát thực địa, cần vẽ lại thực địa hoặc yêu cầu khách hàng cung cấp cho chúng ta sơ đồ thiết kế của công trình kiến trúc mà mạng đi qua. Trong quá trình phỏng vấn và khảo sát thực địa, đồng thời ta cũng cần tìm hiểu yêu cầu trao đổi thông tin giữa các phòng ban, bộ phận trong cơ quan khách hàng, mức độ thường xuyên và lượng thông tin trao đổi. Điều này giúp ích ta trong việc chọn băng thông cần thiết cho các nhánh mạng sau này. 1.2. Phân tích yêu cầu Khi đã có được yêu cầu của khách hàng, bước kế tiếp là ta đi phân tích yêu cầu để xây dựng bảng “Đặc tả yêu cầu hệ thống mạng”, trong đó xác định rõ những vấn đề sau:  Những dịch vụ mạng nào cần phải có trên mạng ? (Dịch vụ chia sẻ tập