Giáo trình cài đặt và điều hành mạng máy tính

ưới đây là tóm tắt chi tiết:

Chương I: Khái niệm cơ bản về mạng máy tính

• Mạng máy tính và sự cần thiết: Định nghĩa mạng máy tính là sự kết nối hai hoặc nhiều máy tính để trao đổi dữ liệu dễ dàng. Sự ra đời của mạng là tất yếu do nhu cầu chia sẻ tài nguyên, dữ liệu và thông tin một cách hiệu quả, tăng độ tin cậy của hệ thống.
• Lợi ích: Nâng cao hiệu quả công việc, chia sẻ không gian đĩa cứng, quản lý tài nguyên tập trung, kết nối Internet, xây dựng mô hình làm việc thống nhất, loại bỏ thông tin thừa.
• Nhược điểm: An toàn thông tin không cao.
• Sự liên kết: Gồm liên kết vật lý (nối phần cứng) và liên kết logic (cách tổ chức để phần cứng làm việc với nhau).
• Phân loại theo khoảng cách địa lý:
  • LAN (Local Area Network): Mạng đơn giản trong phạm vi nhỏ (tòa nhà, trường học) khoảng vài chục km, tốc độ 100 Mb/s.
  • MAN (Metropolitan Area Network): Phạm vi một đô thị (khoảng 100 km), kết nối nhiều trụ sở.
  • WAN (Wide Area Network): Phạm vi rộng, vượt qua biên giới quốc gia, kết nối các LAN, MAN ở xa, tốc độ bị hạn chế bởi đường điện thoại thuê bao.
  • GAN (Global Area Network): Phạm vi toàn cầu, trải rộng khắp các lục địa.
• Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch:
  • Mạng chuyển mạch kênh (Circuit-switched Network): Thiết lập kênh cố định, hiệu suất đường truyền không cao.
  • Mạng chuyển mạch thông báo (Message-switched Network): Thông báo có vùng điều khiển đích, chuyển tiếp qua các nút trung gian, hiệu suất đường truyền cao hơn.
  • Mạng chuyển mạch gói (Packet-switched Network): Dữ liệu chia thành các gói tin nhỏ, ưu việt hơn chuyển mạch thông báo do giới hạn kích thước gói tin, tăng hiệu suất truyền tin.
• Topo mạng máy tính (Topology): Cách thức đấu nối các máy tính.
  • Mạng Bus (trục): Đơn giản nhất, các máy tính nối vào một trục cáp chính, tín hiệu quảng bá, cần terminator ở hai đầu. Hiệu suất giảm khi số lượng máy tính tăng.
  • Mạng Star (sao): Mỗi máy tính nối trực tiếp vào một Hub trung tâm. Dễ mở rộng, một lỗi cáp chỉ ảnh hưởng đến một máy tính. Cần nhiều cáp cho mạng lớn.
  • Mạng Ring (vòng): Các máy tính nối trên một vòng tròn, tín hiệu truyền theo một chiều. Một máy tính hỏng có thể ảnh hưởng toàn mạng.
• Các phương pháp truy nhập đường truyền vật lý:
  • CSMA/CD: Truy nhập ngẫu nhiên cho Bus, nghe đường truyền trước khi nói, phát hiện xung đột và ngừng truyền.
  • Token Bus: Cấp phát quyền truy nhập bằng thẻ bài lưu chuyển trên vòng logic (vòng ảo).
  • Token Ring: Cấp phát quyền truy nhập bằng thẻ bài lưu chuyển trên vòng vật lý.
• Các thành phần cơ bản của mạng máy tính:
  • Phương tiện truyền dẫn: Cáp đồng trục, cáp xoắn đôi (STP, UTP), cáp sợi quang.
  • Truyền dẫn vô tuyến: Radio, Viba (mặt đất, vệ tinh), hệ thống hồng ngoại.
  • Card mạng: Giao diện vật lý giữa máy tính và cáp mạng, chuẩn bị dữ liệu, gửi dữ liệu, kiểm soát luồng.
  • Bộ giao tiếp mạng: NIC (Network Interface Card) và Bộ thích nghi đường truyền (Transmission Media Adapter).
  • Bộ chuyển tiếp (Repeater): Tiếp nhận, tái sinh và chuyển tiếp tín hiệu, mở rộng mạng.
  • Bộ tập trung (Hub): Tái sinh và định thời tín hiệu mạng, đấu nối mạng (Active Hub, Passive Hub, Intelligent Hub).
  • Bộ chuyển mạch (Switch): Giảm tắc nghẽn, tăng băng thông, hoạt động ở lớp 2 (MAC), đưa dữ liệu đến đúng cổng thích hợp.
  • Cầu nối (Bridge): Lọc tải mạng, nối kết các đoạn mạng khác nhau, mở rộng quy mô mạng.
  • Bộ định tuyến (Router): Chọn đường và chuyển tiếp gói dữ liệu qua nhiều mạng, hoạt động ở tầng Mạng của mô hình OSI.
  • Bộ chọn đường cầu (Brouter): Kết hợp chức năng của Bridge và Router.
  • Bộ dồn phân kênh (Multi-plexer): Tổ hợp nhiều tín hiệu để truyền đi và tách ra trở lại tín hiệu gốc.
  • Cổng giao tiếp (Gateway): Cho phép truyền thông giữa các kiến trúc mạng và môi trường khác nhau, biến đổi dữ liệu.
  • Modem: Chuyển đổi tín hiệu số thành tương tự và ngược lại để kết nối qua đường điện thoại.
• Hệ điều hành mạng (NOS): Quản lý dữ liệu và xử lý tính toán.
  • Cách tiếp cận 1 (tôn trọng tính độc lập cục bộ): Cài đặt như một tập chương trình tiện ích, đơn giản nhưng khó quản lý tệp phức tạp.
  • Cách tiếp cận 2 (thuần nhất trên toàn mạng): Cài đặt hệ điều hành phân tán (mô hình tiến trình hoặc mô hình đối tượng), phức tạp hơn nhưng “đẹp” về hệ thống.
  • Hệ điều hành mạng thông dụng: Windows for Workgroups, Windows 95, Windows NT Workstation (Peer to Peer); Novell Netware, Windows NT Server, Unix (Client/Server).

Chương II: Kiến trúc mạng phân tầng và các giao thức mạng

• Kiến trúc phân tầng và nguyên tắc: Giảm độ phức tạp thiết kế, mỗi tầng xây trên tầng trước, cung cấp dịch vụ cho tầng cao hơn. Có các nguyên tắc xây dựng tầng (P1-P13) để đảm bảo tính module, độc lập và dễ chuẩn hóa.
• Mô hình OSI (Open Systems Interconnection):
  • Lịch sử: ISO phát triển năm 1984 để tạo khung chuẩn cho kết nối các hệ thống mở.
  • Cấu trúc 7 tầng: Application, Presentation, Session, Transport, Network, Data Link, Physical.
  • Chức năng các tầng:
    • Tầng Vật lý (Physical): Cung cấp phương tiện điện, cơ, chức năng, thủ tục để kích hoạt, duy trì, đình chỉ liên kết vật lý. Xử lý dòng bit.
    • Tầng Liên kết dữ liệu (Data Link): Truyền thông tin tin cậy qua liên kết vật lý, đồng bộ hóa, kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng. Gồm DLP dị bộ và đồng bộ.
    • Tầng Mạng (Network): Chọn đường (routing) và chuyển tiếp (relaying) đơn vị dữ liệu qua mạng, thích ứng với nhiều kiểu mạng.
    • Tầng Giao vận (Transport): Cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu trong suốt với các tầng cao hơn, đảm bảo chất lượng dịch vụ.
    • Tầng Phiên (Session): Quản trị các phiên ứng dụng, điều phối trao đổi dữ liệu, cung cấp điểm đồng bộ hóa.
    • Tầng Trình diễn (Presentation): Đảm bảo truyền thông có kết quả ngay cả khi hệ thống cuối dùng biểu diễn dữ liệu khác nhau, chuyển đổi cú pháp.
    • Tầng Ứng dụng (Application): Ranh giới giữa môi trường OSI và các tiến trình ứng dụng, giải quyết vấn đề ngữ nghĩa.
• Phương thức hoạt động:
  • Có liên kết (connection oriented): Thiết lập liên kết logic, truyền dữ liệu (kiểm soát lỗi, luồng), hủy bỏ liên kết. Tin cậy, phức tạp.
  • Không liên kết (connectionless): Không cần thiết lập liên kết, mỗi đơn vị dữ liệu độc lập. Nhanh, khó tập hợp lại PDU.
• Mô hình 802 (IEEE):
  • IEEE 802.1: Kiến trúc mạng, kết nối mạng cục bộ.
  • IEEE 802.2: Định nghĩa tầng con LLC, chắp phần đầu định danh giao thức tầng trên.
  • IEEE 802.3: Ethernet, tầng con MAC (CSMA/CD) và tầng vật lý.
  • IEEE 802.4: Mạng Bus chuyển thẻ bài, cho tự động hóa công nghiệp.
  • IEEE 802.5: Token Ring của IBM, vòng khâu logic, cơ chế thẻ bài.
  • IEEE 802.6: Chuẩn MAN (DQDB), cáp quang, cấu hình bus đôi.
  • IEEE 802.9: Hỗ trợ kênh dị bộ 10 Mbps và kênh 64 Kbps, tổng băng thông 16 Mbps.
  • IEEE 802.11: Chuẩn cho LAN vô tuyến.
  • IEEE 802.12: 100 VGnyLAN, 100 Mbps, cấu hình sao, hỗ trợ Ethernet và Token Ring.

Chương III: Các giao thức khác

• Ethernet: Phát triển bởi Xerox, Digital, Intel. Kiến trúc bus dải gốc, tốc độ 10 Mbps, dùng CSMA/CD.
• AppleTalk: Kiến trúc mạng của Apple, tích hợp trong hệ điều hành Macintosh.
• ARCNet (Attached Resource Computer Network): Mạng bus chuyển thẻ bài, tốc độ 2,5 Mbps, cấu hình star bus.
• FDDI (Fiber Distributed Data Interface): Chuẩn cho mạng cáp quang, bao gồm tầng vật lý và tầng con MAC (LLC, MAC, PHY, PMD, SMT).

Chương IV: Công nghệ WAN cấp cao

• Giao thức X.25: Tập hợp các giao thức trong mạng chuyển mạch gói, sử dụng switch, mạch và lộ trình có sẵn, có cơ chế kiểm lỗi diện rộng.
• Frame Relay (Chuyển tiếp khung): Công nghệ chuyển gói cấp cao, nhanh, dạng số, sử dụng mạch ảo thường trực (PVL), truyền khung dữ liệu ở tầng data link.
• Chế độ truyền bất đồng bộ (ATM – Asynchronuos Transfer Mode): Ứng dụng cấp cao của mạng chuyển mạch gói, tốc độ cao (155-622 Mbps), truyền gói dữ liệu kích thước cố định (ô 53 bytes).
• Mạch số dịch vụ tích hợp (ISDN – Integrated Services Digital Network): Nhóm các chuẩn ITU cung cấp dịch vụ tiếng, video, dữ liệu trên mạng điện thoại số hóa.
• Mạng cáp quang đồng bộ (SONET – Synchronous Optical Network): Hệ thống cáp quang, truyền dữ liệu hơn một gigabit/giây, truyền tiếng nói, dữ liệu, video.

Chương V: Mô hình TCP/IP

• Minh họa mô hình TCP/IP và các ứng dụng.
• Giao thức IP: Giao thức lớp mạng, cung cấp dịch vụ bó dữ liệu không kết nối, định địa chỉ và chọn tuyến đường, không đảm bảo an toàn chuyển giao.
  • Header của IP: Thông tin điều khiển đặc dụng cho tầng IP.
  • Địa chỉ IP: Địa chỉ mạng logic 32 bit, chia thành 5 lớp (A, B, C, D, E) để đánh địa chỉ cho mạng có kích thước khác nhau. Có khái niệm mạng con (subnet) và mặt nạ mạng con.
  • Hoạt động của giao thức IP: Router quyết định đường truyền dựa trên bảng định tuyến, có thể phát hiện mạng mới hoặc đường dẫn bị hỏng.
• Giao thức UDP và TCP:
  • UDP (User Datagram Protocol): Dịch vụ không kết nối, không tin cậy, có thể làm mất hoặc trùng lặp dữ liệu mà không báo lỗi.
  • TCP (Transmission Control Protocol): Không được trình bày chi tiết trong phần tóm tắt này nhưng là một giao thức tin cậy, có kết nối, được dùng để cung cấp các dịch vụ chuyển giao đảm bảo.

Tóm lại, giáo trình này cung cấp kiến thức nền tảng vững chắc về cách thức hoạt động của mạng máy tính từ cấp độ vật lý đến cấp độ ứng dụng, các thiết bị và giao thức quan trọng, cũng như các mô hình kiến trúc mạng tiêu chuẩn.