Đồ án Khảo sát, thiết kế và xây dựng mạng LAN Khoa CNTT của Trường Đại Học Cần Thơ

Khảo sát,thiết kế và xây dựng mạng LAN Khoa CNTT của Trường Đại Học Cần Thơ GVHD: Nguyễn Công Huy SVTH: Nguyễn Nhật Tường 1 MỤC LỤC ......................................................................................................................1 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI.......................................................................................................3 1.1 MÔ TẢ BÀI TOÁN...................................................................................................3 1.2 MỤC TIÊU CẦN ĐẠT..............................................................................................3 1.3 HƯỚNG GIẢI QUYẾT VÀ KẾ HOẠCH THỰC HIỆN..........................................4 1.3.1 Giai đoạn 1 - Thu thập dữ liệu .............................................................................4 1.3.2 Giai đoạn 2 – Thiết kế giải pháp..........................................................................4 1.3.3 Giai đoạn 3 - Tổng kết .........................................................................................5 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT: TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH .......................................5 2.1 KHÁI NIỆM VỀ MẠNG MÁY TÍNH......................................................................5 2.2 PHÂN LOẠI MẠNG MÁY TÍNH:...........................................................................6 2.2.1 Phân loại theo phạm vi địa lý...............................................................................6 2.3 PHÂN BIỆT THEO KỸ THUẬT TRUYỀN TIN.....................................................8 2.3.1 Mạng quảng bá (Broadcast Network) ..................................................................8 2.3.2 Mạng điểm tới điểm:............................................................................................8 2.4 PHÂN BIỆT MẠNG THEO TOPO ..........................................................................8 2.4.1 Mạng hình sao (Star topology) ............................................................................8 2.4.2 Mạng dàng vòng (Ring topology)........................................................................9 2.4.3 Mạng dạng Bus (Bus topology) .........................................................................10 2.4.4 Mạng dạng kết hợp. ...........................................................................................11 2.5 PHÂN LOẠI MẠNG THEO CHỨC NĂNG ..........................................................12 2.5.1 Mô hình Client – Server.....................................................................................12 2.5.2 Mạng ngang hàng (Peer-to-Peer) .......................................................................12 2.6 MÔ HINH OSI.........................................................................................................13 2.6.1 Giới hình OSI thiệu mô......................................................................................13 2.6.2 Chức năng của mỗi tầng trong mô hình OSI: ....................................................14 3 MẠNG LAN VÀ THIẾT KẾ MẠNG LAN.....................................................................16 3.1 MÔ TẢ MẠNG LAN ..............................................................................................16 3.2 CÁC THIẾT BỊ KẾT NỐI MẠNG..........................................................................16 3.2.1 Card mạng – NIC (Network Interface Card) .....................................................16 3.2.2 Repeater Bộ lặp..................................................................................................16 3.2.3 Hub.....................................................................................................................16 3.2.4 Liên mạng (Internetworking).............................................................................17 3.2.5 Cầu nối (Bridge) ................................................................................................17 3.2.6 Router (Bộ vạch đường) ....................................................................................17 3.2.7 Switch (Bộ chuyển mạch)..................................................................................18 3.3 HỆ THỐNG DÂY CÁP DÀNH CHO MẠNG LAN ..............................................18 3.3.1 Cáp xoắn ............................................................................................................18 3.3.2 Cáp đồng trục.....................................................................................................19 3.3.3 Cáp quang ..........................................................................................................19 3.4 MÔ HÌNH AN TOÀN – AN NINH MẠNG ...........................................................20 3.5 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ..........................................................................................20 3.5.1 Phân tích yêu cầu ...............................................................................................20 3.5.2 Thiết kế giải pháp ..............................................................................................21 3.5.3 Lựa chọn các thiết bị phần cứng ........................................................................21 3.5.4 Lựa chọn phần mềm...........................................................................................21 3.6 KIỂM THỬ HỆ THỐNG ........................................................................................22 Khảo sát,thiết kế và xây dựng mạng LAN Khoa CNTT của Trường Đại Học Cần Thơ GVHD: Nguyễn Công Huy SVTH: Nguyễn Nhật Tường 2 3.7 BẢO TRÌ HỆ THỐNG ............................................................................................22 4 GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ ...................................................................................................22 4.1 GIỚI THIỆU ĐƠN VỊ .............................................................................................22 4.2 KHẢO SÁT ĐƠN VỊ ..............................................................................................22 4.3 HỆ THỐNG CÁC PHÒNG CỦA ĐƠN VỊ.............................................................22 4.4 YÊU CẦU TỪ PHÍA ĐƠN VỊ VÀ CHỌN GIẢI PHÁP THIẾT KẾ HỆ THỐNG MẠNG .............................................................................................................................24 4.4.1 Yêu cầu hệ thống ...............................................................................................24 4.4.2 Yêu cầu thiết kế .................................................................................................24 4.5 TRIỂN KHAI HỆ THỐNG MẠNG LAN KHOA CNTT.......................................24 4.5.1 Phương án triển khai:.........................................................................................24 4.5.1.1 Sơ đồ logic ...............................................................................................24 4.5.1.2 Sơ đồ mạng tại mỗi phòng: ......................................................................28 4.5.2 Bảng dự tính các thiết bị lắp đặt hệ thống mạng ...............................................31 4.5.3 Cài đặt và cấu hình hệ thống..............................................................................31 5 KẾT LUẬN ĐÁNH GIÁ..................................................................................................43 6 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................44 Khảo sát,thiết kế và xây dựng mạng LAN Khoa CNTT của Trường Đại Học Cần Thơ GVHD: Nguyễn Công Huy SVTH: Nguyễn Nhật Tường 3 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 MÔ TẢ BÀI TOÁN Ngày nay công nghệ thông tin trở thành một lĩnh vực mũi nhọn trong công cuộc phát triển kinh tế xã hội. Công nghệ thông tin (CNTT) vừa là công cụ, vừa là động lực thúc đẩy quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Có thể nói trong lĩnh vực máy tính không lĩnh vực nào có thể quan trọng hơn lĩnh vực kết nối mạng. 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, dùng chung hoặc chia sẽ dữ liệu, . Do đó hệ thống mạng máy tính là phần không thể thiếu trong các tổ chức hay các công ty, trường học. Trong điều kiện kinh tế hiện nay hầu hết đa số các tổ chức hay các công ty, trường học có phạm vi sử dụng bị giới hạn bởi diện tích và mặt bằng đều triển khai xây dựng mạng LAN để phục vụ cho việc quản lý dữ liệu nội bộ cơ quan mình được thuận lợi, đảm bảo tính an toàn dữ liệu cũng như tính bảo mật dữ liệu mặt khác mạng Lan còn giúp các nhân viên trong các tổ chức, nhà trường hay công ty truy nhập dữ liệu một cách thuận tiện với tốc độ cao. Một điểm thuận lợi nữa là mạng LAN còn giúp cho người quản trị mạng phân quyền sử dụng tài nguyên cho từng đối tượng là người dùng một cách rõ ràng và thuận tiện giúp cho những người có trách nhiệm lãnh đạo công ty, tổ chức hay nhà trường đó dễ dàng quản lý nhân viên, học sinh và điều hành công ty. Đề tài “Khảo sát,thiết kế và xây dựng mạng LAN Khoa CNTT của Trường Đại Học Cần Thơ” được thực hiện để giải quyết vấn đề bảo vệ an ninh, an toàn dữ liệu nội bộ, góp phần làm thay đổi nội dung, phương pháp, phương thức dạy và học, đồng thời cũng từng bước làm thay đổi phương thức quản lý như: Quản lý thi, Quản lý tài chính- tài sản, Quản lý giáo viên, Quản lý học sinh, Quản lý thông tin giáo dục Các hệ thống này thực sự đã mang lại hiệu quả trong đổi mới công tác quản lý, nâng cao chất lượng và hiệu quả giáo dục ở các trường khác đã áp dụng. 1.2 MỤC TIÊU CẦN ĐẠT Khảo sát,thiết kế và xây dựng mạng LAN Khoa CNTT của Trường Đại Học Cần Thơ GVHD: Nguyễn Công Huy SVTH: Nguyễn Nhật Tường 4 Sau đề tài này sinh viên sẽ có khả năng ôn tập, thực hành ,nắm vững được những kiến thức cơ bản về mạng máy tính như:  Phân loại mạng máy tính theo phạm vi địa lý (LAN ,WAN ,GAN, MAN) ,theo TOPO và theo từng chức năng.  Mô hình tham chiếu hệ thống mở OSI và giao thức TCP/IP.  Các kiến thức cơ bản về LAN,các phương pháp điều khiển truy cập trong LAN,các công nghệ và các chuẩn cáp,các phương pháp đi cáp.  Có thể thiết kế và xây dựng các mạng LAN,WAN và các dịch vụ khác trong mạng có thể phục vụ tốt được các yêu cầu thực tế của các tổ chức hay bất kỳ một công ty nào,mang lại hiểu quả kinh tế cao. 1.3 HƯỚNG GIẢI QUYẾT VÀ KẾ HOẠCH THỰC HIỆN Quá trình thực hiện đề tài được tiến hành qua các bước như sau: 1.3.1 Giai đoạn 1 - Thu thập dữ liệu Khảo sát tình hình thực tế, thu thập dữ liệu(thu thập các yêu cầu từ phía người sử dụng, phân tích yêu cầu, tìm các bài viết, tài liệu liên quan). Nghiên cứu tài liệu, tìm hiểu các phương pháp, áp dụng các kiến thức đã biết, tham khảo các hệ thống mạng ở các trường Đại Học khác đang được sử dụng. Vẽ sơ đồ tổng thể, thiết kế giải pháp. 1.3.2 Giai đoạn 2 – Thiết kế giải pháp Từ những yêu cầu của hệ thống ta bắt đầu: Thiết kế sơ đồ mạng ở mức luận lý, thiết kế sơ đồ mạng ở mức vật lý liên quan đến việc chọn lựa mô hình mạng, giao thức mạng và thiết đặt các cấu hình cho các thành phần nhận dạng mạng. Những vấn đề chung nhất khi thiết đặt cấu hình cho mô hình mạng là:  Định vị các thành phần nhận dạng mạng, bao gồm việc đặt tên cho Domain, group, máy tính, định địa chỉ IP cho các máy, định cổng cho từng dịch vụ.  Phân chia mạng con, thực hiện vạch đường đi cho thông tin trên mạng.  Xây dựng chiến lược khai thác và quản lý tài nguyên mạng.  Thiết kế sơ đồ mạng ở mức vật lý Khảo sát,thiết kế và xây dựng mạng LAN Khoa CNTT của Trường Đại Học Cần Thơ GVHD: Nguyễn Công Huy SVTH: Nguyễn Nhật Tường 5  Chọn hệ điều hành và các phần mềm ứng dụng  Cài đặt mạng  Kiểm thử  Bảo trì hệ thống 1.3.3 Giai đoạn 3 - Tổng kết  Khái quát hóa và rút ra kết luận chung cho đề tài.  Viết báo cáo, công bố kết quả nghiên cứu đề tài.  Ý nghĩa lý luận và thực tiễn của đề tài: ­ Đề tài giúp cho các trường học có thể bảo vệ an ninh, an toàn dữ liệu nội bộ, giúp các cán bộ, giáo viên trong nhà trường truy nhập dữ liệu một cách thuận tiện với tốc độ cao.  Với các kiến thức đã được học tập tại trường và sự tìm tòi học hỏi của bản thân qua đề tài này giúp em tăng thêm hiểu biết của mình nhằm hoàn thiện hơn vốn kiến thức mạng của mình. 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT: TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH 2.1 KHÁI NIỆM VỀ MẠNG MÁY TÍNH Về cơ bản, mạng máy tính là hai hay nhiều máy tính được kết nối với nhau theo một cách nào đó. Khác với các trạm truyền hình gửi thông tin đi, chỉ có người nhận thông tin, không thể phản hồi lại thông tin đó, mạng máy tính luôn hai chiều, khi máy tính A gủi thông tin tới máy tính B thì B có thể trả lời lại A. Nói cách khác, một số máy tính được kết nối với nhau và có thể trao đổi thông tin cho nhau gọi là mạng máy tính. Khảo sát,thiết kế và xây dựng mạng LAN Khoa CNTT của Trường Đại Học Cần Thơ GVHD: Nguyễn Công Huy SVTH: Nguyễn Nhật Tường 6 Mạng máy tính ra đời xuất phát từ nhu cầu muốn chia sẻ và dùng chung dữ liệu. Nếu không có mạng máy tính thì dữ liệu muốn chia sẻ trên các máy tính độc lập với nhau phải thông qua việc in ấn, sao chép qua usb, cd-rom điều này gây bất tiện rất lớn đối với người dùng. Để giải quyết khó khăn đó, kết nối những máy tính độc lập lại thành mạng máy tính thì chúng ta sẽ có những ưu điểm sau:  Nhiều người có thể dùng chung một phần mềm tiện ích.  Một nhóm người cùng thực hiện một công việc(ví dụ: làm chung một đồ án, một bài báo cáo nào đó) thì họ sẽ dùng chung dữ liệu, dùng chung tập tin của công việc đó,trao đổi thông tin với nhau dễ dàng hơn.  Dữ liệu được quản lý tập trung nên an toàn hơn, trao đổi với nhau nhanh chóng, thuận lợn hơn.  Có thể dùng chung các thiết bị ngoại vi đắt tiền (máy in, máy vẽ, máy photocopy,)  Người dùng trao đổi với nhau qua hộp thư điện tử dễ dàng (Email) và có thể sử dụng như là một công cụ để thông báo tin tức, nội dung của một buổi hợp, thời khóa biểu  An toàn cho dữ liệu và phần mềm vì phần mềm mạng sẽ khóa các tệp khi có những người dùng không đủ quyền truy xuất các tập tin và thư mục đó. Một hệ thống mạng tổng quát được cấu tạo từ 3 thành phần:  Đường biên mạng (Network Edge): gồm các máy tính (host) và các chương trình ứng dụng mạng (Network application).  Đường trục mạng (Network Core): gồm các bộ chọn đường (router) đóng vai trò là một mạng trung tâm kết nối các mạng lại với nhau.  Đường truyền vật lý (Physical media): gồm các đường truyền tải thông tin. 2.2 PHÂN LOẠI MẠNG MÁY TÍNH: 2.2.1 Phân loại theo phạm vi địa lý Mạng máy tính có thể phân bố trên vùng lãnh thổ nhất định và có thể phân bố trong phạm vi một quốc gia hay quốc tế. Khảo sát,thiết kế và xây dựng mạng LAN Khoa CNTT của Trường Đại Học Cần Thơ GVHD: Nguyễn Công Huy SVTH: Nguyễn Nhật Tường 7 Trong cách phân loại này người ta chú ý đến đại lượng đường kính mạng. Đường kính mạng là khoảng cách giữa hai máy tính xa nhất trong mạng. Dựa vào đường kính của mạng người ta có thể phân ra các loại mạng như sau:  Mạng cục bộ LAN (Local Area Network) : là mạng được thiết kế trong phạm vi nhỏ khoảng cách giữa các nút mạng nhỏ hơn 10km. LAN thường được sử dụng trong phạm vi nội bộ cơ quan, xí nghiệp Lan là một loại mạng quảng bá, sử dụng chung một đường truyền chia sẻ, có sự canh tranh đường truyền. Các LAN được kết nối với nhau thành một WAN (mạng diện rộng).  Mạng đô thị MAN (Metropolitan Area Network) : là mạng được thiết kế trong phạm vi đô thị, trong một tỉnh thành có bán kính khoảng 100km trở lại. Mạng diện rộng WAN (Wide Area Network) : phạm vi của mạng vượt qua biên giới quốc gia và thậm chí là cả châu lục. Khảo sát,thiết kế và xây dựng mạng LAN Khoa CNTT của Trường Đại Học Cần Thơ GVHD: Nguyễn Công Huy SVTH: Nguyễn Nhật Tường 8  Mạng toàn cầu Gan (Global Area Network) : là mạng được thiết lập trên phạm vi toàn cầu, khắp các châu lục trên trái đất. Thông thường kết nối thông qua mạng viễn thông và vệ tinh. Trong các khái niệm trên, WAN và LAN là hai khái niệm được sử dụng nhiều nhất. 2.3 PHÂN BIỆT THEO KỸ THUẬT TRUYỀN TIN 2.3.1 Mạng quảng bá (Broadcast Network) Trong hệ thống mạng quảng bá chỉ tồn tại một kênh truyền được chia sẻ cho tất cả máy tính. Khi một máy tính gửi khung dữ liệu, tất cả các máy tính còn lại sẽ nhận được khung dữ liệu đó. Tại một thời điểm chỉ cho phép một máy tính sử dụng đường truyền. 2.3.2 Mạng điểm tới điểm: Trong hệ thống mạng này, các máy tính được nối lại với nhau thành từng cặp. Khung dữ liệu sẽ được gởi đi sẽ được truyền trực tiếp từ máy gởi đến máy nhận hoặc được chuyển tiếp qua nhiều máy trung gian trước khi đến máy tính nhận 2.4 PHÂN BIỆT MẠNG THEO TOPO Topology của mạng là cấu trúc hình học không gian mà thực chất là cách bố trí phần tử của mạng cũng như cách nối giữa chúng với nhau. Thông thường mạng có 3 dạng cấu trúc là: Mạng dạng hình sao (Star Topology), mạng dạng vòng (Ring Topology) và mạng dạng Bus (Bus topology). Ngoài 3 dạng cấu hình kể trên còn có một số dạng khác biến tướng từ 3 dạng này như mạng dạng cây, mạng dạng hình sao – vòng, mạng hỗn hợp,v.v. 2.4.1 Mạng hình sao (Star topology) Mạng hình sao bao gồm một bộ kết nối trung tâm và các nút. Các nút này là các trạm đầu cuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng. Bộ kết nối trung tâm của mạng điều khiển mọi hoạt động trong mạng. Khảo sát,thiết kế và xây dựng mạng LAN Khoa CNTT của Trường Đại Học Cần Thơ GVHD: Nguyễn Công Huy SVTH: Nguyễn Nhật Tường 9 Ví dụ minh họa: mạng hình sao Mạng hình sao cho phép kết nối các máy tính vào một bộ tập trung bằng cáp, giải pháp này cho phép nối trực tiếp máy tính với bộ tập trung không cần thông qua trục bus, nên tránh được các yếu tố gây nghẽn mạng. Mô hình kết nối hình sao này đã trở nên rất phổ biến. Việc sử dụng các bộ tập trung hoặc chuyển mạch, cấu trúc kiểu hình sao có thể mở rộng mạng bằng cách tổ chức nhiều mức phân cấp, do đó dễ dàng quản lý và phân cấp.  Ưu điểm của mạng hình sao:  Hoạt động theo nguyên lý nối song song nên nếu có một thiết bị nào đó ở một nút thông tin bị hỏng thì mạng vẫn hoạt động bình thường.  Cấu trúc mạng đơn giản và các thuật toán điều khiển ổn định.  Mạng có thể mở rộng hoặc thu hẹp tuỳ theo yêu cầu của người sử dụng.  Nhược điểm của mạng hình sao:  Khả nǎng mở rộng mạng hoàn toàn phụ thuộc vào khả nǎng của trung tâm . Khi trung tâm có sự cố thì toàn mạng ngừng hoạt động.  Mạng yêu cầu nối độc lập riêng rẽ từng thiết bị ở các nút thông tin đến trung tâm  Khoảng cách từ máy đến trung tâm rất hạn chế (100 m). 2.4.2 Mạng dàng vòng (Ring topology) Mạng dạng này, bố trí theo dạng xoay vòng, đường dây cáp được thiết kế làm thành một vòng khép kín, tín hiệu chạy quanh theo một chiều nào đó. Các nút Khảo sát,thiết kế và xây dựng mạng LAN Khoa CNTT của Trường Đại Học Cần Thơ GVHD: Nguyễn Công Huy SVTH: Nguyễn Nhật Tường 10 truyền tín hiệu cho nhau mỗi thời điểm chỉ được một nút mà thôi. Dữ liệu truyền đi phải có kèm theo địa chỉ cụ thể của mỗi trạm tiếp nhận. Ví dụ minh họa: mạng dạng vòng Mạng dạng vòng có thuận lợi là có thể nới rộng ra xa, tổng đường dây cần thiết ít hơn so với hai kiểu trên. Nhược điểm là đường dây phải khép kín, nếu bị ngắt ở một nơi nào đó thì toàn bộ hệ thống cũng bị ngừng 2.4.3 Mạng dạng Bus (Bus topology) Các máy trạm được phân chia trên 1 đường truyền chính. Đường truyền này được giới hạn hai đầu nói đặc biệt gọi là thiết bị đầu cuối, các trạm được nối vào bus qua 1 đấu nối chữ T hay 1 thiết bị thu phát. Khi một trạm truyền dữ liệu, tín hiệu được quảng bá (broadcast) trên 2 chiều của bus, có nghĩa là mọi trạm còn lại đều có thể nhận tín hiệu trực tiếp. Đối với các bus một chiều thì tín hiệu chỉ đi về một phía, lúc đó terminator phải được thiết kế sao cho các tín hiệu phải được