Tải bản đầy đủ

Xây dựng điểm kiểm soát truy cập mạng không dây hotspot gateway có chứng thực dựa trên mikrotik router

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài: Xây dựng điểm kiểm soát truy cập mạng không
dây Hotspot Gateway có chứng thực dựa trên
Mikrotik Router

Giảng viên hướng dẫn :

ĐẶNG ĐÌNH TRANG

Sinh viên thực hiện
Lớp

:
:

ĐỖ VIỆT ANH

K16A

Khoá

:

2013-2017

Hệ

:

ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Hà Nội, tháng 03 /2017


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
KHOA CN ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Họ và tên sinh viên: Đỗ Việt Anh
Lớp: K16A

Khoá: 16(2013-2017)

Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật điện tử, Truyền thông

Hệ đào tạo: ĐHCQ

I/ Tên đề tài TTTN: Xây dựng điểm kiểm soát truy cập mạng không dây Hotspot
Gate way có chứng thực dựa trên Mikrotik Router.
II/ Nội dung chính:
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH
1.1. Khái niệm về mạng máy tính.


1.2. Mạng cục bộ LAN.
1.3. Mạng không dây WLAN.

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG ĐIỂM KIỂM SOÁT TRUY CẬP MẠNG KO DÂY
HOSPOT GATEWAY CÓ CHỨNG THỰC DỰA TRÊN MIKROTIK ROUTER OS
2.1. Hospot và vấn đề bảo mật.
2.2. Tính khả thi của mô hình kiếm soát truy cập mạng chứng thực dựa trên Mikrotik Router
OS.
2.3. Cài đặt Mikrotik Router OS.
2.4. Cấu hình Mikrotik Router OS sử dụng giao diện Command Line.
2.5. Cấu hình hệ thống Hotspot với giao diện GUI thông qua Winbox.

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM
3.1. Đặt vấn đề.
3.2. Một số giải pháp đề xuất.
3.3. Kết quả đạt được.
3.4. Đề xuất và kiến nghị

III/ Cơ sở dữ liệu ban đầu
……………..………..……….……………………………………………………………….
……………………..……….………………………………………………………………….
……………………..……….………………………………………………………………….

IV/ Ngày giao :20/02/2017
V/ Ngày nộp:15/05/2017
TRƯỞNG KHOA

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký, ghi rõ họ tên)

(Ký, ghi rõ họ tên)

GVHD: Đặng Đình Trang

SVTH: Đỗ Việt Anh


LỜI CẢM ƠN
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..

GVHD: Đặng Đình Trang

SVTH: Đỗ Việt Anh


NHẬN XÉT
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..

GVHD: Đặng Đình Trang

SVTH: Đỗ Việt Anh


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH ............................................. 2
1.1 Khái niệm cơ bản về mạng máy tính................................................................... 2
1.1.1. Phân biệt các loại mạng .................................................................................. 3
1.1.1.1. Phân loại mạng theo phân vùng địa lý: ........................................................ 3
1.1.1.2. Phân loại mạng theo chức năng ................................................................... 5
1.1.2. Phân loại mạng theo cấu trúc (Topology) ....................................................... 6
1.1.2.1. Mạng dạng xương sống (Bus topology) ....................................................... 6
1.1.2.2. Mạng dạng vòng(Ring topology) ................................................................. 7
1.1.2.3. Mạng hình sao(Star topogogy) ..................................................................... 7
1.1.2.4. Mạng dạng kết hợp ...................................................................................... 9
1.2. Mạng cục bộ LAN (Local Area Network) ......................................................... 9
1.2.1 Khái niệm về mạng LAN................................................................................. 9
1.2.2. Mô hình và giao thức ..................................................................................... 9
1.2.2.1. Mô hình OSI (Open System Interconnect) ................................................. 10
1.2.2.2 Bộ giao thức TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) .... 13
1.2.3 Các thiết bị trong mạng LAN ........................................................................ 17
1.2.3.1 Card mạng (NIC) ........................................................................................ 17
1.2.3.2 Bộ lặp tín hiệu (Repeater) ........................................................................... 17
1.2.3.3 Bộ tập trung (Hub) ..................................................................................... 18
1.2.3.4 Bộ cầu nối (Bridge) .................................................................................... 18
1.2.3.5 Bộ chuyển mạch (Switch) ........................................................................... 19
1.2.3.6 Bộ định tuyến (Router) ............................................................................... 19
1.2.3.7 Điều chế và giả điều chế ( Modem) ............................................................ 20
1.3 Mạng không dây WLAN (Wireless Lan) .......................................................... 20
1.3.1 Ưu, nhược điểm của mạng không dây WLAN ............................................... 20
1.3.1.1 Ưu điểm của mạng không dây .................................................................... 20
1.3.1.2 Nhược điểm của mạng không dây ............................................................... 21
1.3.2 Các thiết bị cơ bản ......................................................................................... 21
1.3.2.1 (Wireless NIC) ........................................................................................... 21
1.3.2.2 Modem không dây (Acess Point) ................................................................ 22
1.3.2.3 Bridge không dây (Wbridge) ...................................................................... 22
1.3.2.4 Wireless Router .......................................................................................... 23
1.3.3 Các mô hình mạng không dây ....................................................................... 24
1.3.3.1 Mô hình mạng Ad-hoc ................................................................................ 24
1.3.3.2 Mô hình mạng cơ sở (BSSs) ....................................................................... 24
GVHD: Đặng Đình Trang

SVTH: Đỗ Việt Anh


1.3.3.3 Mô hình mạng mở rộng (ESSs) .................................................................. 25
1.3.4 Các chuẩn IEEE 802.11 thông dụng .............................................................. 26
CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG ĐIỂM KIỂM SOÁT TRUY CẬP MẠNG KHÔNG
DÂY HOTSPOT GATEWAY CÓ CHỨNG THỰC DỰA TRÊN MIKROTIK
ROUTER OS............................................................................................................ 28
2.1 Hotspot và vấn đề bảo mật ............................................................................... 28
2.1.1 Hotspot và công nghệ Captive Portal là gì? ................................................... 28
2.1.2 Vấn đề bảo mật tại các điểm Hotspot ............................................................ 28
2.2 Tính khả thi của mô hình kiểm soát truy cập không dây chứng thực dựa trên
Mikrotik Router OS ............................................................................................... 33
2.2.1 Tính khả thi về mặt công nghệ....................................................................... 33
2.2.2 Tính khả thi về mặt sử dụng .......................................................................... 33
2.2.3 Tính khả thi về hiệu quả sử dụng ................................................................... 34
2.3 Cài đặt Mikrotik Router OS .............................................................................. 34
2.4 Cấu hình Mikrotik Router OS sử dụng giao diện command line ....................... 36
2.4.1 Cấu hình địa chỉ IP ........................................................................................ 36
2.4.2 Cấu hình dhcp-server ..................................................................................... 37
2.4.3 Cấu hình Hotspot........................................................................................... 38
2.4.4 Cấu hình NAT ............................................................................................... 39
2.4.5 Một số lệnh cơ bản ........................................................................................ 39
2.5 Cấu hình hệ thống Hotspot với giao diện GUI thông qua Winbox .................... 40
2.5.1 Cấu hình DNS và dhcp-server ....................................................................... 41
2.5.2 Cấu hình Hotspot........................................................................................... 44
2.5.3 Cấu hình NAT ............................................................................................... 48
2.6 Cấu hình Radius ............................................................................................... 49
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM .............................................................................. 52
3.1 Đặt vấn đề ........................................................................................................ 52
3.2 Một số giải pháp đề xuất .................................................................................. 52
3.2.1 Phát triển trên Radius Of Windows ............................................................... 52
3.2.2 Phát triển trên FreeRadius ............................................................................. 55
3.2.3 Sử dụng giải pháp của Meraki ....................................................................... 55
3.2.4 Mikrotik Router Os ....................................................................................... 57
3.4 Kết quả đạt được .............................................................................................. 58
3.5 Đề xuất và kiến nghị......................................................................................... 60
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 62

GVHD: Đặng Đình Trang

SVTH: Đỗ Việt Anh


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

AAA

Authentication , Authorzation
Accountling

Xác thực, cấp quyền, tính cước

ACK

Acknowlegment

Bản tin báo nhận

ADSL

Asymetric Digital Subscriber
Line

Đường dây thuê bao bất đối xứng

ASK

Amplitude Shift Keying

Khóa dịch biên độ

AP

Access Point

Điểm truy cập

BPSK

Binary Phase Shift Keying

Khóa dịch pha

CCK

Complementary Code Keying

Khóa mã bổ sung

DHCP

Dynamic Host Configuration
Protocol

Giao thức cấu hình host tự động

EAP

Extensible Authentication
Protocol

Giao thức chứng thực mở rộng

Frequency Shift Keying
FSK

Đánh giá tín hiệu tần số
Internet Protocol

IP

Giao thức IP

IEEE

Institute of Electrical and
Electronics Engineer

Viện kỹ thuật và điện tử

LAN

Local Area Network

Mạng cục bộ

GVHD: Đặng Đình Trang

SVTH: Đỗ Việt Anh


MAN

Metropolitanl Area

Mạng khu vực đô thị

MAC

Medium Access Control

Điều khiển truy cập truyền thông

PSK

Phase Shift Keying

Kỹ thuật hóa chuyển pha

PC

Personal Computer

Máy tính cá nhân

RADIUS

Remote Authentication Dial In
User Service

Dịch vụ chứng thực người dùng

SSID

Subsystem Identification

Sự nhận biết hệ thống con

Wi-fi Protected Access WEP

Giao thức bảo mật mạng không
dây

WEP

Wried Equivalent Privacy

Giao thức bảo mật mạng không
dây

Wifi

Wireless Fidelity

Công nghệ mạng không dây

WLAN

Wireless Local Area Network

Mạng cục bộ không dây

WPA

GVHD: Đặng Đình Trang

SVTH: Đỗ Việt Anh


DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ
CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Mô hình OSI ........................................10
Bảng 1.2 Sự khác nhau gữa OSI và TCP/IP ...........................16

HÌNH VẼ
Hình1.1: Mô hình liên kết các mạng máy tính trong liên kết mạng .............3
Hình 1.2: Mô hình mạng GAN ....................................4
Hình 1.3: Mô hình mạng WAN ....................................4
Hình 1.4: Mô hình mạng LAN ....................................5
Hình 1.5: Mô hình mạng Client-Server ...............................5
Hình 1.6: Mô hình mạng Peer-to-Peer ...............................6
Hình 1.7: Cấu trúc mạng xương sống (Bus topology) .....................7
Hình 1.8: Cấu trúc mạng dạng vòng (Ring topology) ......................7
Hình 1.9: Cấu trúc mạng hình sao (Star topology)........................8
Hình 1.10 Card mạng TP-LINK (NIC) .............................17
Hình 1.11 Bộ lặp tín hiệu (Repeater) ...............................17
Hình 1.12 Bộ tập trung (Hub) ....................................18
Hình 1.13 Bộ cầu nối (Bridge) ...................................19
Hình 1.14 Bộ chuyển mạch (Switch) ...............................19
Hình 1.15: Bộ định tuyến (Router) .................................20
Hình 1.16 Modem ADSL.......................................20
Hình 1.17 Card mạng không dây chuẩn PCI ..........................21
Hình 1.18 Card mạng không dây chuẩn PCMCIA.......................22
Hình 1.19 Usb wifi TpLink .....................................22
Hình 1.20 Access Point ........................................22
Hình 1.21 Wbridge ...........................................23
Hình 1.22 Các cổng kết nối của 1 wireless router thông thường ..............23
Hình 1.23 Mô hình mạng Ad-hoc .................................24
Hình 1.24 Mô hình mạng cơ sở BSSs ...............................25
Hình 1.25 Mô hình mạng mở rộng ESSs .............................25
Hình 2.1: Quy trình mã hóa WEP sử dụng thuật toán RC4 .................29
Hình 2.2: Messages trao đổi trong quá trình authentication. ................31
Hình 2.3 Chứng thực sử dụng Radius Server ..........................32
GVHD: Đặng Đình Trang

SVTH: Đỗ Việt Anh


Hình 2.4 Messages trao đổi trong quá trình authentication. ................33
Hình 2.5 Các tùy chọn cài đặt Mikrotik Router OS ......................34
Hình 2.6 Cài đặt Mikrotik Router OS ...............................35
Hình 2.7 Hoàn tất cài đặt Mikrotik Router OS .........................35
Hình 2.8 Giao diện đăng nhập Mikrotik Router OS ......................36
Hình 2.9 Giao diện chính Mikrotik Router OS .........................36
Hình 2.10 Cấu hình IP cho Mikrotik OS .............................37
Hình 2.11 Cấu hình dhcp-server ..................................38
Hình 2.12 Cấu hình Hotspot .....................................39
Hình 2.13 Cấu hình NAT .......................................39
Hình 2.14 Giao diện Winbox ....................................40
Hình 2.15 Cấu hình DNS bằng giao diện GUI .........................41
Hình 2.16 Cấu hình DHCP Server qua giao diện GUI ....................41
Hình 2.17 Cấu hình DHCP Server qua giao diện GUI ....................42
Hình 2.18 Cấu hình DHCP Server qua giao diện GUI ....................42
Hình 2.19 Cấu hình DHCP Server qua giao diện GUI ....................43
Hình 2.20 Cấu hình DHCP Server qua giao diện GUI ....................43
Hình 2.21 Cấu hình DHCP Server qua giao diện GUI ....................44
Hình 2.22 Cấu hình Hotspot qua giao diện GUI ........................44
Hình 2.23 Cấu hình Hotspot qua giao diện GUI ........................45
Hình 2.24 Cấu hình Hotspot qua giao diện GUI ........................45
Hình 2.25 Cấu hình Hotspot qua giao diện GUI ........................46
Hình 2.26 Cấu hình Hotspot qua giao diện GUI ........................46
Hình 2.27 Cấu hình Hotspot qua giao diện GUI ........................47
Hình 2.28 Cấu hình Hotspot qua giao diện GUI ........................47
Hình 2.29 Cấu hình Hotspot qua giao diện GUI ........................48
Hình 2.30 Cấu hình NAT thông qua giao diện GUI ......................48
Hình 2.31 Cấu hình Radius qua giao diện GUI .........................49
Hình 2.32 Cấu hình Radius qua giao diện GUI .........................50
Hình 2.33 Cấu hình Radius qua giao diện GUI .........................51
Hình 3.1 Mô hình xác thực giữa Client và RADIUS Server ................54
Hình 3.2 Mô hình Mesh của Meraki ................................56
Hình 3.3 Mô hình Mesh........................................57
Hình 3.4 Năng lực hệ thống Mikrotik ...............................59
Hình 3.5 Một số phiên làm việc của người dùng ........................59
Hình 3.6 Quy trình xác thực người dùng đề xuất .......................60
GVHD: Đặng Đình Trang

SVTH: Đỗ Việt Anh


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU
Trong xã hội hiện đại, hệ thống thông tin liên lạc đã len lỏi vào từng ngóc
ngách của đời sống. Sự gia tăng nhu cầu truyền số liệu và các thiết bị thông
minh của người dung đã đặt ra thách thức đối với mạng có dây truyền thống.
Điều này khiến cho xu hướng phát triển mạng không dây là tất yếu.
Nhiều trường Đại học đã phát triển mạng không dây ngay từ những ngày
thành lập trường. Tuy nhiên, do số lượng người dùng tăng mạnh đòi hỏi nhà
trường phải đưa ra một phương thức quản lý mạng không dây mạnh mẽ, chính
xác để có thể đáp ứng được các nhu cầu học tập, trao đổi thông tin của cán bộ
giảng viên và học sinh trong trường.
Em đã chọn đề tài “Xây dựng điểm kiểm soát truy cập mạng không dây
Hotspot Gateway có chứng thực dựa trên Mikrotik Router” làm đồ án tốt nghiệp
của mình. Với đồ án này em mong muốn góp một phần nhỏ sức lực vào việc cải
thiện chất lượng phục vụ mạng không dây tại các trường Đại học.
Được sự chỉ bảo, hướng dẫn tận tình của các thầy, cô trong Khoa, đặc biệt
là thầy giáo, Thạc sỹ Đặng Đình Trang, em đã hoàn thành đồ án với 03 nội dung
chính:
Thứ nhất là đưa ra cái nhìn tổng quát về mạng máy tính.
Thứ hai là xây dựng mô hình điểm kiểm soát truy cập có chứng thực dựa
trên Mikrotik Router Os.
Thứ ba là một số giải pháp khác và kết quả đạt được sau khi triển khai hệ
thống chứng thực dựa trên Mikrotik Router Os.
Em mong rằng đồ án sẽ đưa ra cho mọi người một cái nhìn tổng quát về
mạng máy tính. Ngoài ra đồ án giới thiệu thêm một giải pháp quản lý mạng
không dây có quy mô với chi phí đầu tư thấp và hiệu quả. Mặc dù nhận được sự
chỉ bảo tận tình của các thầy cô, nhưng do trình độ, thời gian có hạn nên đề tài
vẫn mắc phải những thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận được sự chỉ bảo, phê
bình và góp ý quý báu đến từ thầy cô và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn!

GVHD: Đặng Đình Trang

1

SVTH: Đỗ Việt Anh


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH
1.1

Khái niệm cơ bản về mạng máy tính

Mạng máy tính là tập hợp các máy tính được kết nối với nhau bởi các
đường truyền theo một cấu trúc nào đó và thông qua đó các máy tính trao đổi
thông tin qua lại cho nhau.
Trong ba thế kỉ qua, mỗi một thế kỉ đều bị chi phối bởi một công nghệ.
Thế kỷ 18 là thời đại của các hệ thống cơ khí lớn cùng cuộc cách mạng công
nghiệp. Thế kỷ 19 là thời của máy hơi nước. Trong suốt thế kỷ 20 công nghê
chủ yếu là thu nhập, xử lý và phân phối thông tin. Cùng với nhứng phát triển
khác, ta thấy sự thiết lập các mạng điện thoại trên khắp thế giời, đặc biệt trong
thời kỳ này có sự khai sinh và phát triển chưa từng thấy của nền công nghiệp
máy tính.
Trong quá trình phát triển của mạng máy tính, các công ty, tổ chức đã lần
lượt đưa ra nhiều loại mạng như: ARPANET, NFSNET, APPLE TALK,
NOVELL NETWARE VÀ WINDOWS NT.
Vào giữa nhưng năm 50 những hệ thống máy tính đầu tiên ra đời, sử dụng
các bóng đèn điện tử có kích thướcc khá cồng kềnh và tiêu tốn năng lượng. Việc
nhập dữ liệu máy tính được thông qua các bìa đục lỗ và kết quả được đưa ra máy
tín, việc này làm mất nhiều thời gian và bất tiện cho người sử dụng.
Vào 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 chuyên sản xuất máy tính đã
nghiên cứu chế tạo thành công các thiết bị truy cập từ xa tới các máy tính của
họ, và đấy cũng là những dạng sơ khai của hệ thống máy tính.
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 năm 70 IBM đã giới thiệu một loạt các thiết bị đầu cuối được thiết kế cho
các ngành ngân hàng thương mại. Thông qua dây cáp mạng và 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 tra thị trường hệ điều hành mạng của
mình là Attache Resourse Computer Network cho phép liên kết các máy tính và
các thiết bị đầu cuối lại bằng dây cáp mạng và đó chính là hệ điều hành mạng
đầu tiên.
Đường truyền là một hệ thống các thiết bị truyền dẫn có dây, không dây
dùng để chuyển các tín hiệu điện tử từ máy này sang máy khác.
Đường truyền kết nối có thể là: Cáp đồng trục, cáp đôi xoắn, cáp quang,
các đường truyền tạo nên cấu trúc mạng
GVHD: Đặng Đình Trang

2

SVTH: Đỗ Việt Anh


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Mạng máy tính ra đời xuất phát từ nhu cầu 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, sao chép qua đĩa mềm, CD ROM,... điều
này gây ra rất nhiều bất tiện cho người sử dụng
Lợi ích của mạng máy tính:
- Chia sẻ tài nguyên phần cứng: máy in, máy Fax, Modern...
- Chia sẻ tài nguyên phần mềm: tài liệu, phim, ảnh,...
- Tăng độ tin cậy của hệt thống.

Hình1.1: Mô hình liên kết các mạng máy tính trong liên kết mạng
1.1.1. Phân biệt các loại mạng
Máy tính ngày nay phát triển khắp nơi với những ứng dụng ngày càng đa
dạng cho nên để phân biệt một cách đầy đủ và chi tiết các loại mạng là một việc
rất phức tạp.
1.1.1.1. Phân loại mạng theo phân vùng địa lý:
GAN (Global Area Network): là kết nối máy tính từ các châu lục khác
nhau. Thông thường kết nối này được thông qua mạng viễn thông.

GVHD: Đặng Đình Trang

3

SVTH: Đỗ Việt Anh


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.2: Mô hình mạng GAN
WAN( Wide Area Network): mạng diện rộng, dùng để kết nối máy tính
trong nội bộ các quốc gia hay giữa các quốc gia trong một vùng châu lục. Thông
thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông. Các mạng WAN
có thể được kết nối với nhau thành GAN hay tự nó đã là GAN.

Hình 1.3: Mô hình mạng WAN
MAN(Metropolitan Area Network): kết nối các máy tính trong phạm vi
một thành phố. Kết nối này được thực hiện thông qua các môi trường truyền
thông tốc độ cao(50-100 Mbit/s).
LAN(Local Area Network): mạng cục bộ, kết nối các máy tính trong một
khu vực bán kính hẹp thông thường khoảng vài trăm mét. Kết nối được thực
hiện thông qua các môi trường truyền thông tốc độ cao như: cáp đồng trục, cáp
đôi xoắn, cáp quang. LAN thường được sử dụng trong một cơ quan/tổ chức...
như trường học, phòng thực hành... các LAN có thể được kết nối với nhau qua
WAN.

GVHD: Đặng Đình Trang

4

SVTH: Đỗ Việt Anh


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.4: Mô hình mạng LAN
1.1.1.2. Phân loại mạng theo chức năng
Mạng Client-Server: Một hay một số máy tính được thiết lập để cung cấp
các dịch vụ như: file server, mail server... Các máy tính được thiết lập để cung
cấp các dịch vụ được gọi là Server, còn các máy tính truy cập và sử dụng dịch
vụ thì được gọi là Client.

Hình 1.5: Mô hình mạng Client-Server
Mạng Peer-to-Peer: Các máy tính trong mạng có thể hoạt động vừa như
một Client vừa như một Server:

GVHD: Đặng Đình Trang

5

SVTH: Đỗ Việt Anh


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.6: Mô hình mạng Peer-to-Peer
Mạng kết hợp: Các mạng máy tính thường được thiết lập theo cả hai chức
năng, Client-Server và Peer-to-Peer.
1.1.2. Phân loại mạng theo cấu trúc (Topology)
Topogoly là cấu trúc hình học không gian của mạng, thực chất nó là các
bố trí vật lý các điểm và cách thức kết nối chúng lại với nhau. Điển hình và sử
dụng nhiều nhất là các cấu trúc: dạng hình sao, dạng hình tuyến, dạng vòng cùng
với các dạng kết hợp của chúng.
1.1.2.1. Mạng dạng xương sống (Bus topology)
Thực hiện theo cách bố trí hành lang, các máy tính và các thiết bị kháccác nút, đều được kết nối với nhau trên một trục đường dây cáp chính để chuyển
tài liệu. Tất cả các nút đều sử dụng chung đường dây cáp chính này. Phía hai
đầu dây cáp được bít bới một thiết bị gọi là Terminator. Các tín hiệu và dữ liệu
khi truyền đi dây cáp đều mạng theo địa chỉ đến nơi đến.
Ưu điểm: Loạn hình này dùng dây cáp ít nhất, dễ lắp đặt giá thành rẻ.
Nhược điểm: Sự ùn tắc khi di truyền dữ liệu với lưu lượng lớn. Khi có sự
hỏng hóc ở đoạn nào đó thì rất khó phát hiện, một sự ngừng trên đường dây để
sửa chữa sẽ ngừng toàn bộ hệ thống. Cấu trúc này ngày nay ít sử dụng.

GVHD: Đặng Đình Trang

6

SVTH: Đỗ Việt Anh


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.7: Cấu trúc mạng xương sống (Bus topology)
1.1.2.2. Mạng dạng 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 truyền tín hiệu cho nhau mỗi thời điểm chỉ được một nút mà thôi. Dữ liệu
truyền đi phải có địa chỉ kèm theo cụ thẻ của mỗi trạm tiếp nhận.
Ưu điểm: 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. Mỗi trạm có thể đạt được tốc độ
tối đa khi truy nhập.
Nhược điểm: Đường dây phải khép kín, nếu bị ngắt ở một nơi nào đó thì
toàn bộ hệ thống cũng bị ngừng.

Hình 1.8: Cấu trúc mạng dạng vòng (Ring topology)
1.1.2.3. Mạng hình sao(Star topogogy)
Mạng dạng 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 phối mọi hoạt động trong mạng.
GVHD: Đặng Đình Trang

7

SVTH: Đỗ Việt Anh


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Mạng dạng hình sao cho phép kết nối các máy tính vào một bộ tập trung (
Hub ) bằng cáp, giải pháp này cho phép nối trực tiếp máy tính với Hub không
cần thông qua trục bus, tránh được các yếu tố gây ngưng trệ mạng.
Mô hình kết nối hình sao ngày nay đã trở nên hết sức phổ biến. Với việc
sử dụng các bộ tập trung hoặc bộ chuyển mạch, cấu trúc hình sao có thể được
mở rộng bằng cách tổ chức nhiều mức phân cấp, do vậy dễ dàng cho việc quản
lý và vận hành.
+ Các ưu điểm của mạng hình sao:
-

Hoạt động theo nguyên lý nổi song song nên nếu có một chút
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 dễ dàng mở rộng hoặc thu hẹp.

+ Các nhược điểm của mạng hình sao:
-

Khả năng mở rộng mạng hoàn toàn phụ thuộc vào khả năng 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
(100m).

Hình 1.9: Cấu trúc mạng hình sao (Star topology)

GVHD: Đặng Đình Trang

8

SVTH: Đỗ Việt Anh


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.1.2.4. Mạng dạng kết hợp
Kết hợp hình sao và hình tuyến: Cấu hình mạng dạng này có bộ phận tách
tín hiệu(Spitter) giữ vai trò thiết bị trung tâm, hệ thống dây cáp mạng có thể
chọn Ring Topology hoặc Linear Bus Topology. Lợi điểm của cấu hình này là
mạng có thể gồm nhiều nhóm làm việc ở cách xa nhau. Cấu hình dạng kết hợp
Star/ Ring Topology có một thẻ bài liên lạc được chuyển vòng quanh một cái
Hub trung tâm. Mỗi trạm làm việc được nối với Hub là cầu nối giữa các trạm
làm việc và tăng khoảng cách cần thiết.
1.2. Mạng cục bộ LAN (Local Area Network)
1.2.1 Khái niệm về mạng LAN
Các mạng cục bộ, thường được gọi là LAN (Local Area Network), là các
mạng được sở hữu riêng bên trong một cao ốc hoặc một khu sân bãi có khoảng
cách lên đến vài Km. Các mạng này được sử dụng rộng rãi để kết nối các máy
tính cá nhân và các trạm làm việc (Workstation) trong các văn phòng công ty
hoặc các nhà máy xí nghiệp để sử dụng chung các nguồn tài liệu.
Các LAN được phân biệt với các mạng khác bởi 3 đặc tính:
-

Kích thước ( hay khoảng cách ).
Công nghệ truyền trên mạng.
Sự sắp xếp hình học của mạng ( có thể là các tôp mạng).

Các LAN bị hạn chế về khoảng cách. Điều này có nghĩa là thời gian
truyền trong trường hợp xấu nhất bị giới hạn và được biết trước. Việc biết giới
hạn này giúp ta có thể sử dụng các loại thiết kế nào sao cho phù hợp điều này
cũng làm đơn giản việc quản lý mạng.
Các LAN có thể sử dụng công nghệ truyền bao gồm một cáp nối với tất cả
các máy được gắn vào cáp này. Các LAN truyền thông hoạt động ở các tốc độ từ
10 Mbp/s => 100 Mbp/s, có trì hoãn nhỏ và tạo ra rất ít lỗi. Các LAN mới hơn
hoạt động ở tốc độ lên đến 10 Gbp/s.
1.2.2. Mô hình và giao thức
Giao thức mạng là tập hợp các quy tắc, quy ước truyền thông của mạng
mà tất cả các thực thể của mạng phải tuân theo.

GVHD: Đặng Đình Trang

9

SVTH: Đỗ Việt Anh


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.2.2.1. Mô hình OSI (Open System Interconnect)
a. Mô hình OSI
Mô hình OSI được chia làm 7 tầng, mỗi tầng bao gồm những hoạt động,
thiết bị và giao thức mạng khác nhau.
7: Application
6: Presentation
5: Session
4: Transport
3: Network
2: Data link
1: Physical

Bảng 1.1 Mô hình OSI
Trong mô hình OSI có hai loại giao thức chính được áp dụng: giao thức
có liên kết và giao thức không liên kết:
- Giao thức có liên kết: Trước khi truyền dữ liệu hai tầng đồng mức
cần thiết lập một liên kết logic và các gói tin được trao đổi thông
qua liên kết này, việc có liên kết logic sẽ nâng cao độ an toàn
trong truyền dữ liệu.
- Giao thức không liên kết: Trước khi truyền dữ liệu không thiết lập
liên kết logic và mỗi gói tin được truyền độc lập với các gói tin
trước hoặc sau nó. Như vậy với giao thức có liên kết, quá trình
truyền thông phải gồm 3 giai đoạn phân biệt.

GVHD: Đặng Đình Trang

10

SVTH: Đỗ Việt Anh


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
b. Chức năng của các tầng trong mô hình OSI
Tầng 1: Tầng vật lý (Physical Layer)
Tầng vật lý là tầng dưới cùng của mô hình OSI: Nó mô tả các đặc trưng
vật lý của mạng: Các loại cáp được dùng để nối các thiết bị, các loại đầu nối
được dùng, các dây cáp có thể dài bao nhiêu... Mặt khác tầng vật lý cung cấp các
đặc trưng điện của các tín hiệu được dùng để khi chuyển dữ liệu trên cáp từ một
máy này đến một máy khác của mạng, kỹ thuật nối mạch điện, tốc độ cáp truyền
dẫn.
Tầng vật lý không quy định một ý nghiwax nào cho các tín hiệu đó ngoài
các giá trị nhị phân 0 và 1. Ở các tầng cao hơn của mô hình OSI ý nghĩa của các
bit truyền ở tầng vật lý sẽ được xác định.
Tầng 2: Tầng Liên kết dữ liệu (Data link Layer)
Tầng liên kết dữ liệu là tầng mà ở đó ý nghĩa được gán cho các bit được
truyền trên mạng. Tầng liên kết dữ liệu phải quy định được các dạng thức, kích
thước, địa chỉ máy gửi và nhận của mỗi gói tin được gửi đi. Nó phải xác định cơ
chế truy nhập thông tin trên mạng và phương tiện gửi mỗi gói tin sao cho nó
được đưa đến cho người nhận đã định.
Tầng liên kết dữ liệu có phương thức liên kết dựa trên các kết nối các máy
tính, đó là phương thức "điểm - điểm" và phương thức "điểm - nhiều điểm". Với
phương thức "điểm - điểm" các đường truyền riêng biệt các thiết lập để nổi các
cặp máy tính lại với nhau. Phương thức "điểm - điểm" tất cả các máy phân chia
chung một đường truyền vật lý.
Tầng liên kết dữ liệu cũng cung cấp cách phát hiện và sửa lỗi cơ bản để
đảm bảo cho dữ liêu nhận được giống hoàng toàn với dữ liệu gửi đi. Nếu một
gói tin có lỗi không sửa được, tầng liên kết dữ liệu phải chỉ ra được cách thông
báo cho nơi gửi biết gói tin đó có lỗi để nó gửi lại.
Tầng 3: Tầng Mạng(Network Layer)
Tầng mạng nhắm đến việc kết nối các mạng với nhau bằng cách tìm
đường (routing) cho các gói tin từ một mạng này đến một mạng khác. Nó xác
định việc chuyển hướng, vạch đường các gói tin trong mạng, các gói này có thể
phải đi qua nhiều chặng trước khi đến được đích cuối cùng. Nó luôn tìm các
tuyến truyền thông không tắc nghẽn để đưa các gói tin đến đích.
Tầng mạng cung cấp các phương tiện để truyền các gói tin qua mạng,
thậm chí qua một mạng của mạng. Bới vậy nó cần phải đáp ứng với nhiều kiểu
GVHD: Đặng Đình Trang

11

SVTH: Đỗ Việt Anh


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
mạng và nhiều kiểu dịch vụ cung cấp bới các mạng khác nhau. Hai chức năng
chủ yếu của tầng mạng là chọn đường(routing) và chuyển tiếp(relaying). Tầng
mạng là quan trọng nhất khi liên kết hai loại mạng khác nhau như mạng
Ethernet với mạng Token Ring khi đó phải dùng một bộ tìm đường (quy định
bởi tầng mạng) để chuyển các gói tin từ mạng này sang mạng khác và ngược lại.
Tầng 4: Tầng vận chuyển (Transport Layer)
Tầng vận chuyên cung cấp các chức năng cần thiết giữa tầng mạng và các
tầng trên. Nó là tầng cao nhất có liên quan đến các giao thức trao đổi dữ liệu
giữa các hệ thống mở. Nó cùng các tầng dưới cung cấp cho người sử dụng các
phục vụ vận chuyển.
Tầng vận chuyển là tầng cơ sở mà ở đó có một máy tính của mạng chia sẻ
thông tin với một máy khác. Tầng vận chuyển đồng nhất mỗi trặng bằng một địa
chỉ duy nhất và quản lý sự kết nối giữa các trạm. Tầng vận chuyển cũng chia các
gói tin lớn thành các gói tin nhỏ hơn trước khi gửi đi. Thông thường tầng vận
chuyển đánh số các gói tin và đảm bảo chúng chuyển theo đúng thứ tự.
Tầng vận chuyển là tầng cuối cùng chịu trách nhiệm về mức độ an toàn
trong truyền dữ liệu nên giao thức tầng vận chuyển phụ thuộc rất nhiều vào bản
chất của tầng mạng.
Tầng 5: Tầng giao dịch(Session Layer)
Tầng giao dịch thiết lập"các giao dịch" giữa các trạm trên mạng, nó đặt
tên nhất quán cho mọi thành phần muốn đối thoại với nhau và lập ánh xạ giữa
các tên với địa chỉ của chúng. Một giao dịch phải được thiết lập trước khi dữ
liệu được truyền trên mạng, tầng giao dịch đảm bảo cho các giao dịch được thiết
lập và duy trì theo đúng quy định.
Tầng giao dịch còn cung cấp cho người sử dụng các chức năng cần thiết
để quản trị các giao dịch ứng dụng của họ.
Tầng 6: Tầng trình diễn (Presentation Layer)
Trong giao tiếp giữa các ứng dụng thông qua mạng với cùng một dữ liệu
có thể nhiều cách biểu diễn khác nhau. Thông thường dạng biểu diễn dùng bởi
ứng dụng nguồn và dạng biểu diễn dùng bới ứng dụng đích có thể khác nhau do
các ứng dụng được chạy trên các hệ thống hoàn toàn khác nhau ( như hệ máy
Intel và hệ máy Motorola). Tầng trình diễn (Presentation Layer) phải chịu trách
nhiệm chuyển đổi dữ liệu gửi đi trên mạng từ một loại biểu diễn này sang một
loại khác. Để đạt được điều đó nó cung cấp một dạng biểu diễn chung dùng để
GVHD: Đặng Đình Trang

12

SVTH: Đỗ Việt Anh


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
truyền thông và cho phép chuyển đổi từ dạng biểu diễn cục bộ sang biểu diễn
chung và ngược lại.
Tầng trình diễn cũng có thể được dùng kĩ thuật mã hóa để xáo trộn các dữ
liệu trước khi được truyền đi và giải mã ở đầu đến để bảo mật. Ngoài ra tầng
trình diễn cũng có thể dùng các kĩ thuật nén sao cho chỉ cần một ít byte dữ liệu
để thể hiện thông tin khi nó được truyền ở trên mạng, ở đầu nhận, tầng trình bày
bùng trở lại để được dữ liệu ban đầu.
Tầng 7: Tầng Ứng dụng (Application)
Tầng ứng dụng (Application Layer) là tầng cao nhất của mô hình OSI, nó
xác định giao diện giữa người sử dụng và môi trường OSI và giải quyết các kỹ
thuật mà các chương trình ứng dụng dùng để giao tiếp với mạng.
1.2.2.2 Bộ giao thức TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet
Protocol)
a. Tổng quan về TCP/IP
TCP/IP là bộ giao thức cho phép kết nối các hệ thống mạng không đồng
nhất với nhau. TCP/IP được sử dụng rộng rãi trong LAN.
TCP/IP được xem là giản lược của mô hình OSI với 4 tầng như sau:
- Tầng liên kết mạng (Network Access Layer).
- Tầng Internet (Internet Layer).
- Tầng giao vận (Host-to-Host Transport Layer).
- Tầng ứng dụng (Application Layer).

Tầng liên kết: (Network Access Layer)
Tầng liên kết (còn được gọi là tầng liên kết dữ liệu hay là tầng giao tiếp
mạng) là tầng thấp nhất trong mô hình TCP/IP, bao gồm các thiết bị giao tiếp
mạng và chương trình cung cấp các thông tin cần thiết để có thể hoạt động, truy
nhập đường truyền vật lý qua thiết bị giao tiếp mạng đó.
Tầng Internet: (Internet Layer)
Tầng internet (còn gọi là tầng mạng) xử lý quá trình truyền gói tin trên
mạng. Các giao thức của tầng này bao gồm: IP (Internet Protocol), ICMP
(Internet Control Message Protocol), IGMP (Internet Group Messages Protocol).

GVHD: Đặng Đình Trang

13

SVTH: Đỗ Việt Anh


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tầng giao vận phụ trách luồng dữ liệu giữa hai trạm thực hiện các ứng
dụng của tầng trên. Tầng này có hai giao thức chính: TCP (Transmission
Control Protocol) và UDP (User Datagram Protocol).
TCP cung cấp một luồng dữ liệu tin cậy giữa hai trạm, nó sử dụng các cơ
chế như chia nhỏ các gói tin của tầng trên thành các gói tin có kích thước thích
hợp cho tầng mạng bên dưới, báo nhận gói tin,đặt hạn chế thời gian time-out để
đảm bảo bên nhận biết được các gói tin đã gửi đi. Do tầng này đảm bảo tính tin
cậy, tầng trên sẽ không cần quan tâm đến nữa.
UDP cung cấp một dịch vụ đơn giản hơn cho tầng ứng dụng. Nó chỉ gửi
các gói dữ liệu từ trạm này tới trạm kia mà không đảm bảo các gói tin đến được
tới đích. Các cơ chế đảm bảo độ tin cậy cần được thực hiện bởi tầng trên.
Tầng ứng dụng: (Application Layer)
Tầng ứng dụng là tầng trên cùng của mô hình TCP/IP bao gồm các tiến
trình và các ứng dụng cung cấp cho người sử dụng để truy cập mạng. Có rất
nhiều ứng dụng được cung cấp trong tầng này, mà phổ biến là: Telnet: sử dụng
trong việc truy cập mạng từ xa, FTP (File Transfer Protocol): dịch vụ truyền
tệp, Email: dịch vụ thư tín điện tử, WWW (World Wide Web).
Cũng tương tự như trong mô hình OSI, khi truyền dữ liệu, quá trình tiến
hành từ tầng trên xuống tầng dưới, qua mỗi tầng dữ liệu được thêm vào một
thông tin điều khiển được gọi là phần Header. Khi nhận dữ liệu thì quá trình xảy
ra ngược lại, dữ liệu được truyền từ tầng dưới lên và qua mỗi tầng thì phần
Header tương ứng được lấy đi và khi đến tầng trên cùng thì dữ liệu không còn
phần Header nữa.

b. Một số giao thức cơ bản trong TCP/IP
Giao thức liên mạng IP (Internet Protocol)
Giao thức liên mạng IP là một trong những giao thức quan trọng nhất của
bộ giao thức TCP/IP. Mục đích là cung cấp khả năng kết nối các mạng con
thành liên mạng để truyền dữ liệu.
Giao thức
gồm 32 bit chia thành 4 octet ( 1octet = 8 bit), các octet cách nhau
bởi dấu chấm (.). 0 ≤ 1octet ≤ 255.
Ví dụ: 11001100. 1111000. 00001100. 10000001
GVHD: Đặng Đình Trang

14

SVTH: Đỗ Việt Anh


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Để ngắn gọn ta chuyển sang hệ thập phân.
204.240.12.129
: được chia thành 5 lớp A,B,C,D,E; trong đó 3 lớp địa chỉ
Địa chỉ
A,B,C được dùng đề cập nhất, các lớp này được phân chia bởi các bit đầu tiên
trong địa chỉ.
lớp A: có giá trị 00000001 ÷ 01111111; (1 ÷ 127).
Octet 1 (địa chỉ mạng ). octet 2.octet 3. octet 4 ( địa chỉ Host).
Lớp này thường được dùng cho các mạng có số trạm cực lớn, thường
dành cho các công ty cung cấp dịch vụ lớn.
: lớp B có giá trị 10000000 ÷10111111; (128 ÷ 191).
Octet 1. octet2( địa chỉ mạng). octet 3. octet 4( địa chỉ Host). Lớp địa chỉ
này phù hợp với nhiều yêu cầu nên được cấp phát nhiều nên hiện nay đã khá
hiếm.
: lớp C có giá trị 11000000 ÷ 11011111, (192 ÷ 233).
Octet 1. octet 2. octet 3 ( địa chỉ mạng ). Octet 4( địa chỉ Host).
Lớp này được dùng cho các mạng có ít trạm.
: lớp D có giá trị 11100000 ÷ 11101111, ( 224 ÷ 239).
Dùng để gửi gói tin IP đến một nhóm các trạm trên mạng.
: lớp E có giá trị 11110000 ÷ 11111111, (240 ÷ 255).
Lớp địa chỉ này dành cho nghiên cứu chưa được sử dụng.
Ngoài giao thức
hơn

còn sử dụng giao thức liên mạng

.

sử dụng địa chỉ lớn 128 bit do đó cung cấp không gian địa chỉ lớn
nhiều.

Tạo ra nhiều mức phân cấp và linh hoạt trong địa chỉ hóa và định tuyến
còn đang thiếu trong
.
GVHD: Đặng Đình Trang

15

SVTH: Đỗ Việt Anh


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×