CHƯƠNG I CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN & HỆ ĐIỀU HÀNH MS WINDOWS
V. MẠNG MÁY TÍNH (NETWORK)
Mạng máy tính (network) là một tập hợp các máy tính được kết nối với nhau để trao đổi và chia sẻ thông tin.
Chúng ta biết rằng máy tính cá nhân là một công cụ rất hữu ích để xử lý dữ liệu như soạn thảo văn bản, tạo bảng tính... song nó chưa thể cho phép trao đổi dữ liệu với các máy tính khác một cách nhanh chóng. Chẳng hạn nếu muốn người khác sử dụng hoặc sửa đổi một văn bản mà bạn tạo ra, bạn phải in văn bản đó ra giấy hoặc sao chép ra đĩa mềm. Và khi người đó thay đổi nội dung văn bản, bản phải chỉnh lại nó trên máy hoặc copy từ đĩa mềm vào máy tính. Rõ ràng là điều này gây mất nhiều thời gian và công sức. Phương thức làm việc như vậy được gọi là làm việc trong môi trường độc lập (stand alone environment).
Mạng máy tính ra đời nhằm chia sẻ (share) những gì mà một máy tính có với các máy tính khác. Nó có những ưu điểm :
- Cho phép dùng chung các tài nguyên như file dữ liệu, chương trình ứng dụng, máy in, modem...
- Cho phép trao đổi dữ liệu giữa các tiến trình, tính toán phân tán.
- Bảo đảm tính hợp nhất của dữ liệu.
- Cho phép trao đổi thư tín với nhau một cách dễ dàng và nhanh chóng.
Hình 5.1. Mạng máy tính.
Giáo trình TIN VĂN PHÒNG 36 Ngày nay việc thành lập mạng máy tính (networking) và kết nối mạng đã trở thành nhu cầu thiết yếu của các tổ chức và cá nhân. Điều đó được minh chứng rõ ràng qua sự ra đời và bùng nổ của mạng toàn cầu Internet mà chúng ta sẽ đề cập trong các phần tiếp theo.
2. Phạm vi của mạng
Dựa trên khoảng cách giữa các máy tính trong mạng, người ta phân loại mạng như sau:
- LAN (Local Area Network) : Là mạng cục bộ, kết nối các máy tính trong một khu vực bán kính hẹp, thường thì khoảng vài trăm mét. Mạng LAN có tốc độ kết nối cao và thường dùng cáp xoắn, cáp đồng trục hay cáp quang.
Loại mạng này thường được sử dụng trong nội bộ một cơ quan hay tổ chức.
Các LAN kết nối lại với nhau thành mạng WAN.
- MAN (Metropolitan Area Network) : Mạng MAN kết nối các máy tính trong phạm vi một thành phố. Tốc độ truyền tin ở mạng này đạt khoảng 50-100 Mbps.
- WAN (Wide Area Network) : Là mạng diện rộng, kết nối máy tính trong nội bộ quốc gia, hay giữa các quốc gia trong cùng một châu lục. Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông. Các WAN kết nối với nhau thành GAN.
- GAN (Global Area Network) : Mạng toàn cầu, kết nối máy tính từ các châu lục khác nhau. Kết nối thường được thực hiện thông qua hệ thống vệ tinh.
Hình 5.2. Mạng phạm vi lớn.
Giáo trình TIN VĂN PHÒNG 37
3. Kiểu kết nối mạng (Topology)
3.1. Kiểu BUS
Đây là kiểu tổ chức đơn giản nhất. Tất cả các máy tính được nối với nhau qua một đường cáp truyền (backbone cable), thường là cáp đồng trục.
Kiểu Bus có ưu điểm là giá rẻ, dễ lắp đặt và vận hành đơn giản, ngược lại nó có nhược điểm là toàn bộ mạng sẽ bị hỏng khi một kết nối trong mạng bị hỏng.
3.2. Kiểu RING
Các máy tính được nối với nhau tạo thành một vòng tròn. Để truyền dữ liệu, một thẻ bài (token) sẽ liên tục luân chuyển quanh vòng tròn, chỉ khi nào máy tính nhận được thẻ bài thì nó mới được phép truyền dữ liệu.
Trên thực tế máy tính trong mạng kiểu vòng không được kết nối dưới dạng vòng mà sẽ được nối với một bộ phân phối (Multistation Access Unit).
3.3. Kiểu STAR
Hình 5.3. Kết nối mạng kiểu BUS.
Hình 5.4. Mạng kiểu RING.
Giáo trình TIN VĂN PHÒNG 38 Trong kiểu hình sao, các máy tính được nối với một thiết bị trung tâm gọi là Hub, thiết bị này có nhiệm vụ đảm bảo kết nối giữa các máy tính với nhau. Không giống như kiểu BUS, ở kiểu STAR khi ta gỡ ra một kết nối thì toàn bộ mạng vẫn hoạt động bình thường. Tuy nhiên thiết lập mạng kiểu này tốn kém hơn vì phải cần đến thiết bị Hub. Ngoài ra khoảng cách tối đa từ các nút tới trung tâm cũng bị hạn chế (nhỏ hơn 100 m). Tuy vậy kiểu hình sao vẫn ngày càng được sử dụng phổ biến trong việc thiết đặt mạng.
4. Mô hình mạng
4.1. Mạng ngang hàng (Peer-To-Peer)
Ở mô hình này, các máy tính trong mạng có chức năng ngang hàng nhau, một máy tính có thể tự do chia sẻ các tài nguyên của mình và có thể truy cập vào các tài nguyên chia sẻ của các máy khác.
Hình 5.5. Mạng kiểu STAR.
Hình 5.6. Mô hình ngang hàng.
Giáo trình TIN VĂN PHÒNG 39 Ưu điểm của mạng ngang hàng là chi phí vận hành mạng rẻ và dễ dùng. Song nhược điểm của nó là khó quản trị và độ an toàn không cao. Mạng ngang hàng thường được dùng với ít máy tính và trên đó không cần đòi hỏi mức an toàn cao.
Một số hệ điều hành như Windows NT hay Windows 2000 đều hỗ trợ sẵn những chức năng của mạng ngang hàng.
4.2. Mô hình khách-chủ (Client – Server)
Ở mô hình khách-chủ, có một máy tính trong mạng đóng vai trò máy chủ, nó cung cấp các dịch vụ cho các máy còn lại (máy khách) chẳng hạn như truy cập cơ sở dữ liệu, sử dụng máy in, modem... Vì là máy phục vụ nên máy chủ thường là một máy tính có cấu hình cao còn máy khách có thể là một máy bình thường.
Trong mô hình khách-chủ thuần túy, các máy khách chỉ có thể liên lạc được với máy chủ, như vậy có sự quản trị của máy chủ đối với các máy khách, đây là thuận lợi chính của mô hình khách-chủ.
Ưu điểm của mô hình này là :
- Tài nguyên được tập trung tại máy chủ, điều này tránh được sự dư thừa và mâu thuẫn dữ liệu.
- Độ an toàn mạng cao.
- Máy chủ có thể quản trị được các máy khách.
Nhược điểm :
- Chi phí cao do đòi hỏi máy chủ phải mạnh.
- Máy chủ chính là mắt xích duy nhất đảm bảo an toàn cho mạng, khi mắt xích này bị hỏng thì mạng có thể bị hỏng.
Hình 5.7. Mô hình khách-chủ.
Giáo trình TIN VĂN PHÒNG 40
5. Các thiết bị mạng
5.1. Cáp mạng Cáp xoắn
Cáp xoắn gồm có các cặp dây cách điện xoắn vào nhau. Một dây để mang tín hiệu còn dây kia có chức năng khử nhiễu. Cáp xoắn thường được sử dụng trong các mạng điện thoại và cũng là kiểu cáp ít tốn kém nhất cho mạng máy tính. Hầu hết các mạng LAN đều có một đoạn kết nối bằng
cáp xoắn. Ngoài cáp xoắn còn có các kiểu cáp khác là cáp đồng trục và cáp sợi quang.
Cáp đồng trục
Loại cáp này gồm một sợi dẫn bọc bởi chất cách điện, tiếp theo là lớp lưới đồng có nhiệm vụ khử nhiễu, bên ngoài cùng là vỏ cách điện. Cáp đồng trục thường được sử dụng trong công nghiệp vô tuyến cũng như trong các mạng máy tính như mạng Ethernet. Mặc dù đắt hơn so với cáp điện thoại, song cáp đồng trục ít bị nhiễu và có thể mang được nhiều dữ liệu hơn.
Cáp quang
Công nghệ cáp quang sử dụng sợi thủy tinh hoặc sợi nhựa để truyền tín hiệu. Mỗi dây cáp quang là một bó các sợi có khả năng truyền tín hiệu bằng ánh sáng. Các ưu điểm của cáp quang so với các loại cáp kim loại khác là :
- Có thể mang nhiều dữ liệu hơn.
- Ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu.
- Nhỏ và nhẹ hơn cáp kim loại.
- Dữ liệu truyền dưới dạng số.
Tuy nhiên cáp quang đắt hơn cáp kim loại, nó dễ gãy và khó cắt hơn cáp kim loại.
Cáp quang ngày càng trở nên phổ biến trong các mạng điện thoại cũng như mạng máy tính. Nó được đánh giá là công nghệ truyền tin của tương lai.
Giáo trình TIN VĂN PHÒNG 41 5.2. Card mạng
Một thành phần khác không kém phần quan trọng trong mạng là card mạng hay còn gọi là card giao diện mạng (Network Interface Card). Card mạng được cắm vào các khe mở rộng trong máy tính (trên bảng mạch chủ) và có đầu nối với cáp mạng, nó có nhiệm vụ truyền và nhận tin giữa các máy tính với nhau thông qua cáp mạng.
Hiện nay card mạng thường hỗ trợ cáp xoắn hoặc cả cáp xoắn và cáp đồng trục.
5.3. Một số thiết bị mạng khác - Repeater
Trong một mạng LAN, giới hạn của cáp mạng là 100m (cho loại cáp mạng CAT 5 UTP – là cáp được dùng phổ biến nhất), bởi tín hiệu bị suy hao trên đường truyền nên không thể đi xa hơn. Vì vậy, để có thể kết nối các thiết bị ở xa hơn, mạng cần các thiết bị để khuếch đại và định thời lại tín hiệu, giúp tín hiệu có thể truyền dẫn đi xa hơn giới hạn này.
Repeater là một thiết bị có vai trò khuếch đại
tín hiệu vật lý ở đầu vào và cung cấp năng lượng cho tín hiệu ở đầu ra để có thể đến được những chặng đường tiếp theo trong mạng. Điện tín, điện thoại, truyền thông tin qua sợi quang… và các nhu cầu truyền tín hiệu đi xa đều cần sử dụng Repeater.
- Hub
Hub được coi là một Repeater có nhiều cổng. Một Hub có từ 4 đến 24 cổng và có thể còn nhiều hơn. Trong phần lớn các trường hợp, Hub được sử dụng trong các mạng 10BASE-T hay 100BASE-T. Khi kiểu mạng là hình sao (Star topology), Hub đóng vai trò
là trung tâm của mạng. Với một Hub, khi thông tin vào từ một cổng và sẽ được đưa đến tất cả các cổng khác.
Hub có 2 loại là Active Hub và Smart Hub. Active Hub là loại Hub được dùng phổ biến, cần được cấp nguồn khi hoạt động, được sử dụng để khuếch đại tín hiệu đến
Giáo trình TIN VĂN PHÒNG 42 và cho tín hiệu ra những cổng còn lại, đảm bảo mức tín hiệu cần thiết. Smart Hub (Intelligent Hub) có chức năng tương tự như Active Hub, nhưng có tích hợp thêm chip có khả năng tự động dò lỗi - rất hữu ích trong trường hợp dò tìm và phát hiện lỗi trong mạng.
- Bridge
Bridge được sử dụng để ghép nối 2 mạng để tạo thành một mạng lớn duy nhất.
Bridge được sử dụng phổ biến để làm cầu nối giữa hai mạng Ethernet. Bridge quan sát các gói tin (packet) trên mọi mạng. Khi thấy một gói tin từ một máy tính thuộc mạng này chuyển tới một máy tính trên mạng khác, Bridge sẽ sao chép và gửi gói tin này tới mạng đích.
Ưu điểm của Bridge là hoạt động trong suốt, các máy tính thuộc các mạng khác nhau vẫn có thể gửi các thông tin với nhau đơn giản mà không cần biết có sự "can thiệp" của Bridge. Một Bridge có thể xử lý được nhiều lưu
thông trên mạng như Novell, Banyan... cũng như là địa chỉ IP cùng một lúc.
Nhược điểm của Bridge là chỉ kết nối những mạng cùng loại và sử dụng Bridge cho những mạng hoạt động nhanh sẽ khó khăn nếu chúng không nằm gần nhau về mặt vật lý.
- Switch
Switch đôi khi được mô tả như là một Bridge có nhiều cổng. Trong khi một Bridge chỉ có 2 cổng để liên kết được 2 segment mạng với nhau, thì Switch lại có khả năng kết nối được nhiều segment lại với nhau tuỳ thuộc vào số cổng (port) trên
Switch. Cũng giống như Bridge, Switch cũng "học" thông tin của mạng thông qua các gói tin (packet) mà nó nhận được từ các máy trong mạng. Switch sử dụng các thông tin này để xây dựng lên bảng Switch, bảng này cung cấp thông tin giúp các gói thông tin đến đúng địa chỉ.
- Router
Router kết nối hai hay nhiều mạng IP với nhau. Các máy tính trên mạng phải "nhận thức" được sự
Giáo trình TIN VĂN PHÒNG 43 tham gia của một router, nhưng đối với các mạng IP thì một trong những quy tắc của IP là mọi máy tính kết nối mạng đều có thể giao tiếp được với router.
Ưu điểm của Router: Về mặt vật lý, Router có thể kết nối với các loại mạng khác lại với nhau, từ những Ethernet cục bộ tốc độ cao cho đến đường dây điện thoại đường dài có tốc độ chậm.
Nhược điểm của Router: Router chậm hơn Bridge vì chúng đòi hỏi nhiều tính toán hơn để tìm ra cách dẫn đường cho các gói tin, đặc biệt khi các mạng kết nối với nhau không cùng tốc độ. Một mạng hoạt động nhanh có thể phát các gói tin nhanh hơn nhiều so với một mạng chậm và có thể gây ra sự nghẽn mạng. Do đó, Router có thể yêu cầu máy tính gửi các gói tin đến chậm hơn. Một vấn đề khác là các Router có đặc điểm chuyên biệt theo giao thức - tức là, cách một máy tính kết nối mạng giao tiếp với một router IP thì sẽ khác biệt với cách nó giao tiếp với một router Novell hay DECnet.
- Gateway
Gateway cho phép nối ghép hai loại giao thức với nhau. Ví dụ:
mạng của bạn sử dụng giao thức IP và mạng của ai đó sử dụng giao thức IPX, Novell, DECnet, SNA... hoặc một giao thức nào đó thì Gateway sẽ chuyển đổi từ loại giao thức này sang loại khác.
Qua Gateway, các máy tính trong các mạng sử dụng các giao thức khác nhau có thể dễ dàng "nói chuyện" được với nhau.
Gateway không chỉ phân biệt các giao thức mà còn còn có thể phân biệt ứng dụng như cách bạn chuyển thư điện tử từ mạng này sang mạng khác, chuyển đổi một phiên làm việc từ xa...
- Modem
Một thiết bị khác để kết nối mạng thông qua đường điện thoại là modem (modulation and demodulation). Thiết bị này có nhiệm vụ chuyển tín hiệu số từ máy tính thành tín hiệu tương tự rồi truyền qua đường điện thoại và ngược lại, nó nhận tín hiệu tương tự từ đường điện thoại rồi chuyển thành tín hiệu số và đưa vào máy tính. Có 2 loại modem là modem lắp trong (giống như card mạng) và modem lắp ngoài.
Giáo trình TIN VĂN PHÒNG 44
6. Giao thức (Protocol) và địa chỉ IP (Internet Protcol)
6.1. Giao thức
Giao thức là một tập hợp các tiêu chuẩn để trao đổi thông tin giữa hai hệ thống máy tính hoặc hai thiết bị máy tính. Nó là những “quy ước” về khuôn dạng dữ liệu và cách thức truyền dữ liệu trong mạng. Giao thức thường được thiết kết sao cho việc trao đổi thông tin trong mạng là hiệu quả nhất.
Một số giao thức đáng chú ý là TCP/IP là giao thức truyền tin cơ bản trên Internet, HTTP là giao thức truyền siêu văn bản, FTP là giao thức truyền file, SMTP là giao thức truyền thư điện tử...
6.2. Địa chỉ IP
Để trao đổi thông tin với một máy tính khác như truyền file, gửi email..., bạn cần phải biết địa chỉ của máy tính đó, địa chỉ này gọi là địa chỉ IP. Trên Internet, mỗi máy tính đều có một địa chỉ IP duy nhất, nó là một dãy số dài 32 bit và chia làm 4 phần (octet) phân cách nhau bởi dấu chấm.
VD : 216.77.133.249
ở dạng nhị phân 11011000.01001101.10000101.11111001
Địa chỉ IP cho biết máy tính là máy nào và thuộc mạng nào. Phần thông tin về mạng được cấp cho các ISP bởi tổ chức InterNIC, dựa trên cứ liệu của IANA (Internet Assigned Numbers Authority). Sau đó các ISP sẽ cấp phần địa chỉ máy cho các máy trong mạng mà nó quản lý.
Để xác định một địa chỉ IP là máy nào và thuộc mạng nào, điều đó phụ thuộc vào lớp (class) của địa chỉ đó. Có 5 lớp địa chỉ IP là lớp A, lớp B, lớp C, lớp D và lớp E.
• Lớp A : Các địa chỉ thuộc lớp A bắt đầu bằng bit 0, tiếp theo là 7 bit để xác định mạng và 24 còn lại xác định máy trong mạng. Như vậy trong lớp A có thể có 126 mạng và mỗi mạng có thể có 16,777,214 máy. Các địa chỉ lớp A nằm trong khoảng từ 1.x.x.x đến 126.x.x.x
Các lớp địa chỉ IP.
Giáo trình TIN VĂN PHÒNG 45 Lớp A là lớp các địa chỉ của mạng cỡ lớn.
• Lớp B : Các địa chỉ thuộc lớp B bắt đầu bằng hai bit 10, tiếp theo là 14 bit để xác định mạng và 16 bit còn lại xác định máy trong mạng. Như vậy trong lớp B có thể có 16,384 mạng và mỗi mạng có thể có 65,532 máy. Các địa chỉ lớp B nằm trong khoảng từ 128.0.x.x đến 191.255.x.x
Lớp B là lớp các địa chỉ của mạng cỡ vừa.
• Lớp C: Các địa chỉ thuộc lớp C bắt đầu bằng ba bit 110, tiếp theo là 21 bit để xác định mạng và 8 bit còn lại xác định máy trong mạng. Như vậy trong lớp C có thể có 2,097,152 mạng và mỗi mạng có thể có 254 máy. Các địa chỉ lớp C nằm trong khoảng từ 192.0.0.x đến 223.255.255.x
Lớp C là lớp các địa chỉ của mạng cỡ nhỏ.
• Lớp D: Địa chỉ lớp D dành cho mạng multicast (truyền dữ liệu đến nhiều máy cùng một lúc). Địa chỉ thuộc lớp này bắt đầu bằng bốn bit 1110, tiếp theo là địa chỉ multicast. Địa chỉ lớp này nằm trong khoảng từ 224.x.x.x đến 239.x.x.x
• Lớp E: Địa chỉ lớp E sẽ được dùng trong tương lai, nó bắt đầu bằng năm bit 11110.
Địa chỉ lớp này nằm trong khoảng từ 240.0.0.x đến 247.255.255.255
Trên windows 2000, bạn có thể biết địa chỉ IP của máy mình thông qua lệnh IPCONFIG trong cửa sổ Console.
7. Sử dụng mạng với Windows 2000
7.1. Giao thức NetBEUI
Các giao thức NetBIOS - hệ thống xuất nhập chuẩn trên mạng và NetBEUI - giao diện người dùng mở rộng trong NetBIOS được IBM và Microsoft thiết kế dùng để hỗ trợ giao tiếp trong môi trường vừa và nhỏ. Hai giao thức nầy đều được sử dụng trong môi trường Windows, và dù Microsoft đã thay thế NetBEUI bằng giao thức mạng phổ dụng nhất là TCP/IP, nhưng vẫn còn hỗ trợ NetBEUI.
NetBEUI là một giao thức truyền dẫn thích ứng với NetBIOS, gọi là NBF
(NetBEUI Frame) trong môi trường Microsoft. Năm 1985, IBM đã phát triển giao thức nầy thành giao thức truyền dẫn mạng cho các LAN cỡ vừa và nhỏ. Microsoft hỗ trợ NetBEUI thông qua các sản phẩm mạng như: Windows 95, Windows 98, Windows NT.
NetBEUI là một giao thức nhỏ nên không có tầng mạng, không có cả chức năng định tuyến. Giao thức nàKy chỉ phù hợp với các mạng cục bộ. Không thể nào xây dựng liên mạng bằng giao thức nàKy, mà phải dùng TCP/IP.