Giáo trình Thiết kế, xây dựng mạng LAN

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Tác giả: Lê Văn Hùng (chủ biên).
 Phạm Chu Quốc.
GIÁO TRÌNH
Thiết kế, xây dựng mạng LAN
(Lưu hành nội bộ)
Hà Nội năm 2012
Tuyên bố bản quyền
Giáo trình này sử dụng làm tài liệu giảng dạy nội bộ trong trường cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội
Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội không sử dụng và không cho phép bất kỳ cá nhân hay tổ chức nào sử dụng giáo trình này với mục đích kinh doanh.
Mọi trích dẫn, sử dụng giáo trình này với mục đích khác hay ở nơi khác đều phải được sự đồng ý bằng văn bản của trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội
MỤC LỤC:
Chương 1: Tổng quan về thiết kế & cài đặt mạng
Mục đích:	
Chương này nhằm giới thiệu cho người đọc những vấn đề sau :
Các bước cần phải thực hiện để xây dựng một mạng máy tính và các vấn đề liên quan.
Nhắc lại mô hình OSI
1.1 Tiến trình xây dựng mạng
Ngày nay, mạng máy tính đã trở thành một hạ tầng cơ sở quan trọng của tất cả các cơ quan xí nghiệp. Nó đã trở thành một kênh trao đổi thông tin không thể thiếu được trong thời đại công nghệ thông tin. Với xu thế giá thành ngày càng hạ của các thiết bị điện tử, kinh phí đầu tư cho việc xây dựng một hệ thống mạng không vượt ra ngoài khả năng của các công ty xí nghiệp. Tuy nhiên, việc khai thác một hệ thống mạng một cách hiệu quả để hỗ trợ cho công tác nghiệp vụ của các cơ quan xí nghiệp thì còn nhiều vấn đề cần bàn luận. Hầu hết người ta chỉ chú trọng đến việc mua phần cứng mạng mà không quan tâm đến yêu cầu khai thác sử dụng mạng về sau. Điều này có thể dẫn đến hai trường hợp: lãng phí trong đầu tư hoặc mạng không đáp ứng đủ cho nhu cầu sử dụng.
Có thể tránh được điều này nếu ta có kế hoạch xây dựng và khai thác mạng một cách rõ ràng. Thực tế, 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.
1.1.1 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:
Bạn 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 bạn 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 bạn phải phỏng vấn khách hàng, nhân viên các phòng mạng có máy tính sẽ nối mạng. Thông thường các đối tượng mà bạn phỏng vấn không có chuyên môn sâu hoặc không có chuyên môn về mạng. Cho nên bạn nên tránh sử dụng những thuật ngữ chuyên môn để trao đổi với họ. Chẳng hạn nên hỏi khách hàng “ Bạn có muốn người trong cơ quan bạn gởi mail được cho nhau không?”, hơn là hỏi “ Bạn 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 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 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.
1.1.2 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 tin, chia sẻ máy in, Dịch vụ web, Dịch vụ thư điện tử, Truy cập Internet hay không?, ...)
Mô hình mạng là gì? (Workgoup hay Client / Server? ...)
Mức độ yêu cầu an toàn mạng.
Ràng buộc về băng thông tối thiểu trên mạng.
1.1.3 Thiết kế giải pháp
Bước kế tiếp trong tiến trình xây dựng mạng là thiết kế giải pháp để thỏa mãn những yêu cầu đặt ra trong bảng Đặc tả yêu cầu hệ thống mạng. Việc chọn lựa giải pháp cho một hệ thống mạng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, có thể liệt kê như sau:
Kinh phí dành cho hệ thống mạng.
Công nghệ phổ biến trên thị trường.
Thói quen về công nghệ của khách hàng.
Yêu cầu về tính ổn định và băng thông của hệ thống mạng.
Ràng buộc về pháp lý.
Tùy thuộc vào mỗi khách hàng cụ thể mà thứ tự ưu tiên, sự chi phối của các yếu tố sẽ khác nhau dẫn đến giải pháp thiết kế sẽ khác nhau. Tuy nhiên các công việc mà giai đoạn thiết kế phải làm thì giống nhau. Chúng được mô tả như sau:
1.1.3.1 Thiết kế sơ đồ mạng ở mức luận lý
Thiết kế sơ đồ mạng ở mức luận 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.
Mô hình mạng được chọn phải hỗ trợ được tất cả các dịch vụ đã được mô tả trong bảng Đặc tả yêu cầu hệ thống mạng. Mô hình mạng có thể chọn là Workgroup hay Domain (Client / Server) đi kèm với giao thức TCP/IP, NETBEUI hay IPX/SPX.
Ví dụ:
Một hệ thống mạng chỉ cần có dịch vụ chia sẻ máy in và thư mục giữa những người dùng trong mạng cục bộ và không đặt nặng vấn đề an toàn mạng thì ta có thể chọn Mô hình Workgroup.
Một hệ thống mạng chỉ cần có dịch vụ chia sẻ máy in và thư mục giữa những người dùng trong mạng cục bộ nhưng có yêu cầu quản lý người dùng trên mạng thì phải chọn Mô hình Domain.
Nếu hai mạng trên cần có dịch vụ mail hoặc kích thước mạng được mở rộng,số lượng máy tính trong mạng lớn thì cần lưu ý thêm về giao thức sử dụng cho mạng phải là TCP/IP. Mỗi mô hình mạng có yêu cầu thiết đặt cấu hình riêng. 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, Workgroup, 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.
1.1.3.2 Xây dựng chiến lược khai thác và quản lý tài nguyên mạng
Chiến lược này nhằm xác định ai được quyền làm gì trên hệ thống mạng. Thông thường, người dùng trong mạng được nhóm lại thành từng nhóm và việc phân quyền được thực hiện trên các nhóm người dùng.
1.1.3.3 Thiết kế sơ đồ mạng ở vật lý
Căn cứ vào sơ đồ thiết kế mạng ở mức luận lý, kết hợp với kết quả khảo sát thực địa bước kế tiếp ta tiến hành thiết kế mạng ở mức vật lý. Sơ đồ mạng ở mức vật lý mô tả chi tiết về vị trí đi dây mạng ở thực địa, vị trí của các thiết bị nối kết mạng như Hub, Switch, Router, vị trí các máy chủ và các máy trạm. Từ đó đưa ra được một bảng dự trù các thiết bị mạng cần mua. Trong đó mỗi thiết bị cần nêu rõ: Tên thiết bị, thông số kỹ thuật, đơn vị tính, đơn giá,
1.1.3.4 Chọn hệ điều hành mạng và các phần mềm ứng dụng
Một mô hình mạng có thể được cài đặt dưới nhiều hệ điều hành khác nhau. Chẳng hạn với mô hình Domain, ta có nhiều lựa chọn như: Windows NT, Windows 2000, Netware, Unix, Linux,... Tương tự, các giao thức thông dụng như TCP/IP, NETBEUI, IPX/SPX cũng được hỗ trợ trong hầu hết các hệ điều hành. Chính vì thế ta có một phạm vi chọn lựa rất lớn. Quyết định chọn lựa hệ điều hành mạng thông thường dựa vào các yếu tố như:
Giá thành phần mềm của giải pháp.
Sự quen thuộc của khách hàng đối với phần mềm.
Sự quen thuộc của người xây dựng mạng đối với phần mềm.
Hệ điều hành là nền tảng để cho các phần mềm sau đó vận hành trên nó. Giá thành phần mềm của giải pháp không phải chỉ có giá thành của hệ điều hành được chọn mà nó còn bao gồm cả giá thành của các phầm mềm ứng dụng chạy trên nó. Hiện nay có 2 xu hướng chọn lựa hệ điều hành mạng: các hệ điều hành mạng của Microsoft Windows hoặc các phiên bản của Linux.
Sau khi đã chọn hệ điều hành mạng, bước kế tiếp là tiến hành chọn các phần mềm ứng dụng cho từng dịch vụ. Các phần mềm này phải tương thích với hệ điều hành đã chọn.
1.1.4 Cài đặt mạng
Khi bản thiết kế đã được thẩm định, bước kế tiếp là tiến hành lắp đặt phần cứng và cài đặt phần mềm mạng theo thiết kế.
1.1.4.1 Lắp đặt phần cứng
Cài đặt phần cứng liên quan đến việc đi dây mạng và lắp đặt các thiết bị nối kết mạng (Hub, Switch, Router) vào đúng vị trí như trong thiết kế mạng ở mức vật lý đã mô tả.
1.1.4.2 Cài đặt và cấu hình phần mềm
Tiến trình cài đặt phần mềm bao gồm:
Cài đặt hệ điều hành mạng cho các server, các máy trạm
Cài đặt và cấu hình các dịch vụ mạng.
Tạo người dùng, phân quyền sử dụng mạng cho người dùng.
Tiến trình cài đặt và cấu hình phần mềm phải tuân thủ theo sơ đồ thiết kế mạng mức luận lý đã mô tả. Việc phân quyền cho người dùng pheo theo đúng chiến lược khai thác và quản lý tài nguyên mạng. Nếu trong mạng có sử dụng router hay phân nhánh mạng con thì cần thiết phải thực hiện bước xây dựng bảng chọn đường trên các router và trên các máy tính.
1.1.5 Kiểm thử mạng
Sau khi đã cài đặt xong phần cứng và các máy tính đã được nối vào mạng. Bước kế tiếp là kiểm tra sự vận hành của mạng. 
Trước tiên, kiểm tra sự nối kết giữa các máy tính với nhau. Sau đó, kiểm tra hoạt động của các dịch vụ, khả năng truy cập của người dùng vào các dịch vụ và mức độ an toàn của hệ thống.
Nội dung kiểm thử dựa vào bảng đặc tả yêu cầu mạng đã được xác định lúc đầu.
1.1.6 Bảo trì hệ thống
Mạng sau khi đã cài đặt xong cần được bảo trì một khoảng thời gian nhất định để khắc phục những vấn đề phát sinh xảy trong tiến trình thiết kế và cài đặt mạng.
1.2 Nội dung của giáo trình
Trong sáu giai đoạn cần thực hiện trong tiến trình xây dựng mạng ở trên, giáo trình này chủ yếu giới thiệu những vấn đề liên quan đến giai đoạn thiết kế mạng ở mức luận lý và vật lý. Đây chính là hai nội dung quan trọng trong tiến trình xây dựng mạng. Các vấn đề khác có thể tìm hiểu trong các môn học Mạng máy tính, Thực tập mạng máy tính.
1.3 Mô hình OSI.
Để dễ dàng cho việc nối kết và trao đổi thông tin giữa các máy tính với nhau, vào năm 1983, Tổ chức tiêu chuẩn thế giới ISO đã phát triển một mô hình cho phép hai máy tính có thể gởi và nhận dữ liệu cho nhau. Mô hình này dựa trên tiếp cận phân tầng (lớp), với mỗi tầng đảm nhiệm một số các chức năng cơ bản nào đó.
Để hai máy tính có thể trao đổi thông tin được với nhau cần có rất nhiều vấn đề liên quan. Ví dụ như cần có Card mạng, dây cáp mạng, điện thế tín hiệu trên cáp mạng, cách thức đóng gói dữ liệu, điều khiển lỗi đường truyền vv... Bằng cách phân chia các chức năng này vào những tầng riêng biệt nhau, việc viết các phần mềm để thực hiện chúng trở nên dễ dàng hơn. Mô hình OSI giúp đồng nhất các hệ thống máy tính khác biệt nhau khi chúng trao đổi thông tin. Mô hình này gồm có 7 tầng:
Tầng 1: Tầng vật ký (Physical Layer)
Điều khiển việc truyền tải thật sự các bit trên đường truyền vật lý. Nó định nghĩa các thuộc tính về cơ, điện, qui định các loại đầu nối, ý nghĩa các pin trong đầu nối, qui định các mức điện thế cho các bit 0,1,.
Tầng 2: Tầng liên kết dữ liệu (Data-Link Layer)
Tầng này đảm bảo truyền tải các khung dữ liệu (Frame) giữa hai máy tính có đường truyền vật lý nối trực tiếp với nhau. Nó cài đặt cơ chế phát hiện và xử lý lỗi dữ liệu nhận.
Tầng 3: Tầng mạng (Network Layer)
Tầng này đảm bảo các gói tin dữ liệu (Packet) có thể truyền từ máy tính này đến máy tính kia cho dù không có đường truyền vật lý trực tiếp giữa chúng. Nó nhận nhiệm vụ tìm đường đi cho dữ liệu đến các đích khác nhau trong mạng.
Tầng 4: Tầng vận chuyển (Transport Layer)
Tầng này đảm bảo truyền tải dữ liệu giữa các quá trình. Dữ liệu gởi đi được đảm bảo không có lỗi, theo đúng trình tự, không bị mất mát, trùng lắp. Đối với các gói tin có kích thước lớn, tầng này sẽ phân chia chúng thành các phần nhỏ trước khi gởi đi, cũng như tập hợp lại chúng khi nhận được.
Tầng 5: Tầng giao dịch (Session Layer)
Tầng này cho phép các ứng dụng thiết lập, sử dụng và xóa các kênh giao tiếp giữa chúng (được gọi là giao dịch). Nó cung cấp cơ chế cho việc nhận biết tên và các chức năng về bảo mật thông tin khi truyền qua mạng.
Tầng 6: Tầng trình bày (Presentation Layer)
Tầng này đảm bảo các máy tính có kiểu định dạng dữ liệu khác nhau vẫn có thể trao đổi thông tin cho nhau. Thông thường các máy tính sẽ thống nhất với nhau về một kiểu định dạng dữ liệu trung gian để trao đổi thông tin giữa các máy tính. Một dữ liệu cần gởi đi sẽ được tầng trình bày chuyển sang định dạng trung gian trước khi nó được truyền lên mạng. Ngược lại, khi nhận dữ liệu từ mạng, tầng trình bày sẽ chuyển dữ liệu sang định dạng riêng của nó.
Tầng 7: Tầng ứng dụng (Application Layer)
Đây là tầng trên cùng, cung cấp các ứng dụng truy xuất đến các dịch vụ mạng. Nó bao gồm các ứng dụng của người dùng, ví dụ như các Web Browser (Netscape Navigator, Internet Explorer), các Mail User Agent (Outlook Express, Netscape Messenger, ...) hay các chương trình làm server cung cấp các dịch vụ mạng như các Web Server (Netscape Enterprise, Internet Information Service, Apache, ...), Các FTP Server, các Mail server (Send mail, MDeamon). Người dùng mạng giao tiếp trực tiếp với tầng này.
Về nguyên tắc, tầng n của một hệ thống chỉ giao tiếp, trao đổi thông tin với tầng n của hệ thống khác. Mỗi tầng sẽ có các đơn vị truyền dữ liệu riêng:
Tầng vật lý: bit
Tầng liên kết dữ liệu: Khung (Frame)
Tầng Mạng: Gói tin (Packet)
Tầng vận chuyển: Đoạn (Segment)
Trong thực tế, dữ liệu được gởi đi từ tầng trên xuống tầng dưới cho đến tầng thấp nhất của máy tính gởi. Ở đó, dữ liệu sẽ được truyền đi trên đường truyền vật lý. Mỗi khi dữ liệu được truyền xuống tầng phía dưới thì nó bị "gói" lại trong đơn vị dữ liệu của tầng dưới. Tại bên nhận, dữ liệu sẽ được truyền ngược lên các tầng cao dần. Mỗi lần qua một tầng, đơn vị dữ liệu tương ứng sẽ được tháo ra. Đơn vị dữ liệu của mỗi tầng sẽ có một tiêu đề (header) riêng.
OSI chỉ là mô hình tham khảo, mỗi nhà sản xuất khi phát minh ra hệ thống mạng của mình sẽ thực hiện các chức năng ở từng tầng theo những cách thức riêng. Các cách thức này thường được mô tả dưới dạng các chuẩn mạng hay các giao thức mạng. Như vậy dẫn đến trường hợp cùng một chức năng nhưng hai hệ thống mạng khác nhau sẽ không tương tác được với nhau. Hình dưới sẽ so sánh kiến trúc của các hệ điều hành mạng thông dụng với mô hình OSI.

Hình 1.1 - Xử lý dữ liệu qua các tầng
Hình 1.2 - Kiến trúc của một số hệ điều hành mạng thông dụng
Để thực hiện các chức năng ở tầng 3 và ... ng mạng vào các VLAN mà nó có thể thuộc một switch hay nằm trên nhiều switch khác nhau. Các thông tin quảng bá trên một VLAN không được truyền ra ngoài VLAN. Nhờ đó các cổng khác không phải nhận các thông tin quảng bá từ các VLAN khác. Kiểu cấu hình này căn bản đã giảm được sự quá tải do các thông tin quảng bá tạo ra trên mạng, dành băng thông cho các giao thông cần thiết cho người sử dụng và tránh được sự tắc nghẽn trên mạng do các cơn bão quảng bá tạo ra. Bạn có thể dễ dàng điều khiển kích thước của vùng quảng bá bằng cách điều chỉnh lại kích thước tổng thể của các VLAN, hạn chế số lượng cổng của switch trên một VLAN và hạn chế số lượng người sử dụng trên một cổng. Một VLAN có kích thước càng nhỏ thì càng có ít người bị ảnh hưởng bởi các thông tin quảng bá tạo ra trong VLAN đó.
6.5 Thắt chặt vấn đề an ninh mạng
Việc sử dụng mạng LAN gia tăng với tỷ lệ cao trong những năm vừa qua. Điều này dẫn đến có nhiều thông tin quan trọng được lưu hành trên chúng. Các thông tin này cần phải được bảo vệ trước những truy cập không được phép. Một trong những vấn đề đối với mạng LAN chia sẻ đường truyền chung là chúng dễ dàng bị thâm nhập. Bằng cách gắn vào một cổng, một máy tính của người dùng thâm nhập có thể truy cập được tất cả các thông tin được truyền trên nhánh mạng. Nhánh mạng càng lớn thì mức độ bị truy cập thông tin càng cao, trừ khi chúng ta thiết lập các cơ chế an toàn trên Hub.
Hình 6.4 – VLAN tăng cường an ninh mạng
Một trong những kỹ thuật ít tốn kém và dễ dàng quản lý nhất để tăng cường tính bảo mật là phân nhánh mạng thành nhiều vùng quảng bá, để cho phép nhà quản trị mạng hạn chế số lượng người sử dụng trong từng nhóm VLAN và ngăn cấm những người khác thâm nhập vào mà không có sự cấp phép từ ứng dụng quản trị các VLAN. VLAN vì thế cũng cung cấp các bức tường lửa bảo mật, hạn chế những truy cập có tính cá nhân của người dùng và ghi nhận được những sự thâm nhập không mong muốn cho nhà quản trị mạng.
Cài đặt cơ chế phân đoạn mạng là xu hướng hiện nay. Các cổng của switch được nhóm lại dựa vào kiểu của ứng dụng và quyền truy cập thông tin. Các ứng dụng và các tài nguyên được bảo vệ thường được đặt trong một VLAN an toàn. Các tính năng an toàn cao hơn có thể được đưa vào bằng cách sử dụng danh sách điều khiển truy cập (Access Control List) để hạn chế việc truy cập vào nhóm mạng này dựa vào việc cấu hình trên các switch và router. Các hạn chế này có thể được thực hiện dựa trên địa chỉ của các máy trạm, kiểu ứng dụng hay kiểu của giao thức.
6.6 Vượt qua các rào cản vật lý
VLAN cung cấp một cơ chế mềm dẻo trong việc tổ chức lại cũng như thực hiện việc phân đoạn mạng. VLAN cho phép bạn nhóm các cổng của switch và người sử dụng vào những cộng đồng có cùng một mối quan tâm. Việc nhóm các cổng và người dùng vào những cộng đồng cùng một mối quan tâm, được biết đến như việc tổ chức các VLAN, có thể được thiết lập với một switch hoặc trên nhiều switch được nối lại với nhau trong một cơ quan xí nghiệp. Bằng việc nhóm các cổng và người sử dụng thuộc các switch khác nhau, một VLAN có thể trải rộng trên một tòa nhà hay nhiều tòa nhà. Thêm vào đó, vai trò của router mở ra bên cạnh vai trò truyền thống của một bức tường lửa (firewall) và xóa các thông tin quảng bá dựa trên chính sách, quản lý quảng bá và thực hiện chọn đường và phân phối. Các router duy trì hoạt động cho các kiến trúc switch được cấu hình VLAN bởi vì chúng cung cấp cơ chế giao tiếp giữa các nhóm mạng được định nghĩa. Giao tiếp ở tầng 3 được cài vào trong switch hoặc cung cấp bên ngoài là một bộ phận tích hợp trong của bất kỳ một kiến trúc switch hiệu suất cao nào. 
6.7 Các mô hình cài đặt VLAN
6.7.1 Mô hình cài đặt VLAN dựa trên cổng
Trong sơ đồ này, các nút nối cùng một cổng của switch thuộc về cùng một VLAN. Mô hình này tăng cường tối đa hiệu suất của chuyển tải thông tin bởi vì:
ƒ	Người sử dụng được gán dựa trên cổng
ƒ	VLANs được quản lý một cách dễ dàng
ƒ	Tăng cường tối đa tính an toàn của VLAN
ƒ	Các gói tin không rò rỉ sang các vùng khác
ƒ	VLANs và các thành phần được điều khiển một cách dễ dàng trên toàn mạng.
Hình 6.5 – Cài đặt VLAN dựa trên cổng
6.7.2 Mô hình cài đặt VLAN tĩnh
VLAN tĩnh là một nhóm cổng trên một switch mà nhà quản trị mạng gán nó vào một VLAN. Các cổng này sẽ thuộc về VLAN mà nó đã được gán cho đến khi nhà quản trị thay đổi. Mặc dù các VLAN tĩnh đòi hỏi những thay đổi bởi nhà quản trị, chúng thì an toàn, dễ cấu hình và dễ dàng để theo dõi. Kiểu VLAN này thường hoạt động tốt trong những mạng mà ở đó những sự di dời được điều khiển và được quản lý.
Hình 6.6 – Cài đặt VLAN tĩnh
6.7.3 Mô hình cài đặt VLAN động
VLAN động là nhóm các cổng trên một switch mà chúng có thể xác định một các tự động việc gán VLAN cho chúng. Hầu hết các nhà sản xuất switch đều sử dụng phần mềm quản lý thông minh. Sự vận hành của các VLAN động được dựa trên địa chỉ vật lý MAC, địa chỉ luận lý hay kiểu giao thức của gói tin. Khi một trạm được nối kết lần đầu tiên vào một cổng của switch, switch tương ứng sẽ kiểm tra mục từ chứa địa chỉ MAC trong cơ sở dữ liệu quản trị VLAN và tự động cấu hình cổng này vào VLAN tương ứng. Lợi ích lớn nhất của tiếp cận này là ít quản lý nhất với việc nối dây khi một người sử dụng được nối vào hoặc di dời và việc cảnh báo được tập trung khi một máy tính không được nhận biết được đưa vào mạng. Thông thường, cần nhiều sự quản trị trước để thiết lập cơ sở dữ liệu bằng phần mềm quản trị VLAN và duy trì một cơ sở dữ liệu chính xác về tất cả các máy tính trên toàn mạng.
Hình 6.7 –Cài đặt VLAN động
6.8 Mô hình thiết kế VLAN với mạng đường trục
Điều quan trọng nhất đối với bất kỳ một kiến trúc VLAN nào là khả năng truyền tải thông tin về VLAN giữa các switch được nối lại với nhau và với các router nằm trên mạng đường trục. Đó là cơ chế truyền tải của VLAN cho phép các cuộc giao tiếp giữa các VLAN trên toàn mạng. Các cơ chế truyền tải này xóa bỏ rào cản về mặt vật lý giữa những người sử dụng và tăng cường tính mềm dẽo cho một giải pháp sử dụngVLAN khi người sử dụng di dời và cung cấp các cơ chế cho khả năng phối hợp giữa các thành phần của hệ thống đường trục. 
Hình 6.8 - Thiết kế VLAN xuyên qua Backbone
Đường trục thông thường hoạt động như là một điểm tập hợp của nhiều lượng thông tin lớn. Nó có thể mang thông tin về những người dùng cuối trong VLAN và nhận dạng giữa các switch, các router và các server nối trực tiếp. Với đường trục, băng thông lớn, các đường nối kết có khả năng lớn thường được chọn để chuyển tải thông tin xuyên qua toàn công ty.
Chương 7: Thiết kế mạng cục bộ LAN
Mục đích: Chương này nhằm giới thiệu cho người đọc những vấn đề sau :
Tiến trình thiết kế mạng LAN
Lập sơ đồ thiết kế mạng LAN
Sơ đồ mạng tầng vật lý
Nối kết tầng 2 bằng switch
Thiết kế mạng ở tầng 3
Xác định vị trí đặt Server
Cách làm tài liệu, hồ sơ mạng
7.1 Giới thiệu tiến trình thiết kế mạng LAN
Một trong những bước quan trọng nhất để đảm bảo một hệ thống mạng nhanh và ổn định chính là khâu thiết kế mạng. Nếu một mạng không được thiết kế kỹ lưỡng, nhiều vấn đề không lường trước sẽ phát sinh và khi mở rộng mạng có thể bị mất ổn định. Thiết kế mạng bao gồm các tiến trình sau:
Thu thập thông tin về yêu cầu và mong muốn của người sử dụng mạng.
Xác định các luồng dữ liệu hiện tại và trong tương có hướng đến khả năng phát triển trong tương lai và vị trí đặt các server. 
Xác định tất cả các thiết bị thuộc các lớp 1,2 và 3 cần thiết để cho sơ đồ mạng LAN và WAN.
Làm tài liệu cài đặt mạng ở mức vật lý và mức luận lý. Sẽ có nhiều giải pháp thiết kế cho cùng một mạng. Việc thiết kế mạng cần hướng đến các mục tiêu sau:
Khả năng vận hành: Tiêu chí đầu tiên là mạng phải hoạt động. Mạng phải đáp ứng được các yêu cầu về công việc của người sử dụng, phải cung cấp khả năng kết nối giữa những người dùng với nhau, giữa người dùng với ứng dụng với một tốc độ và độ tin cậy chấp nhận được.
Khả năng mở rộng: Mạng phải được mở rộng. Thiết kế ban đầu phải được mở rộng mà không gây ra một sự thay đổi lớn nào trong thiết kế tổng thể. 
Khả năng tương thích: Mạng phải được thiết kế với một cặp mặt luôn hướng về các công nghệ mới và phải đảm bảo rằng không ngăn cản việc đưa vào các công nghệ mới trong tương lai. 
Có thể quản lý được: Mạng phải được thiết kế sao cho dễ dàng trong việc theo dõi và quản trị để đảm bảo sự vận hành suôn sẻ của các tính năng.
Chương này chủ yếu tập trung vào tiến trình thiết kế mạng và vấn đề làm tài liệu.
7.2 Lập sơ đồ thiết kế mạng
Sau khi các yêu cầu cho một mạng tổng thể đã được thu thập, bước kế tiếp là xây dựng sơ đồ mạng (topology) hay mô hình mạng cần được thiết lập. Việc thiết kế sơ đồ mạng được chia ra thành 3 bước:
o Thiết kế sơ đồ mạng ở tầng vật lý
o Thiết kế sơ đồ mạng ở tầng liên kết dữ liệu
o Thiết kế sơ đồ mạng ở tầng mạng.
7.2.1 Phát triển sơ đồ mạng ở tầng vật lý
Sơ đồ đi dây là một trong những vấn đề cần phải được xem xét khi thiết kế một mạng. Các vấn đề thiết kế ở mức này liên quan đến việc chọn lựa loại cáp được sử dụng, sơ đồ đi dây cáp phải thỏa mãn các ràng buộc về băng thông và khoảng cách địa lý của mạng. Sơ đồ mạng hình sao sử dụng cáp xoắn đôi CAT 5 thường được dùng hiện nay. Đối với các mạng nhỏ, chỉ cần một điểm tập trung nối kết cho tất cả các máy tính với điều kiện rằng khoảng cách từ máy tính đến điểm tập trung nối kết là không quá 100 mét.
Thông thường, trong một tòa nhà người ta chọn ra một phòng đặc biệt để lắp đặt các thiết bị mạng như Hub, switch, router hay các bảng cấm dây (patch panels). Người ta gọi phòng này là đi Nơi phân phối chính MDF (Main distribution facility).
Hình 7.1 – Sử dụng MDF cho các mạng có đường kính nhỏ hơn 200 mét
Đối với các mạng nhỏ với chỉ một điểm tập trung nối kết, MDF sẽ bao gồm một hay nhiều các bảng cấm dây nối kết chéo nằm ngang (HCC – Horizontal Cross Connect patch panel).
Hình 7.2 – Sử dụng HCC patch panel trong MDF
Số lượng cáp chiều ngang (Hirizontal Cable) và kích thước của HCC patch panel (số lượng cổng) phụ thuộc vào số máy tính nối kết vào mạng. 
Khi chiều dài từ máy tính đến điểm tập trung nối kết lớn hơn 100 mét, ta phải cần thêm nhiều điểm tập trung nối kết khác. Điểm tập trung nối kết ở mức thứ hai được gọi là Nơi phân phối trung gian (IDF –Intermediate Distribution Facility). Dây cáp để nối IDF về MDF được gọi là cáp đứng (Vertical cabling).
Hình 7.3 – Sử dụng thêm các IDF cho các mạng có đường kính lớn hơn 200 mét
Để có thể nối các IDF về một MDF cần sử dụng thêm các patch panel nối kết chéo chiều đứng (VCC – Vertical Cross Connect Patch Panel). Dây cáp nối giữa hai VCC patch panel được gọi là cáp chiều đứng (Vertical Cabling). Chúng có thể là cáp xoắn đôi nếu khoảng cách giữa MDF và IDF không lớn hơn 100 mét. Ngược lại phải dùng cáp quang hi khoản cách này lớn hơn 100 mét. Tốc độ của cáp chiều đứng thường là 100 Mbps hoặc 1000 Mbps.
Hình 7.4 – Sử dụng VCC patch panel để nối IDF với MDF Sản phẩm của giai đoạn này là một bộ tài liệu đặc tả các thông tin sau:
Vị trí chính xác của các điểm tập trung nối kết MDF và IDFs.
Kiểu và số lượng cáp được sử dụng để nối các IDF về MDF
Hình 7.5 – Tài liệu về vị trí của MDF và các IDF
Các đầu dây cáp phải được đánh số và ghi nhận sự nối kết giữa các cổng trên HCC và VCC patch panel. Ví dụ dưới đây ghi nhận về thông tin các sợi cáp được sử dụng tại IDF số 1
Hình 7.6 – Tài liệu về dây nối tại một IDF
7.2.2 Nối kết tầng 2 bằng switch
Sự đụng độ và kích thước vùng đụng độ là hai yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng của mạng. Bằng cách sử dụng các switch chúng ta có thể phân nhỏ các nhánh mạng nhờ đó có thể giảm bớt được tuần suất đụng độ giữa các máy tính và giảm được kích thước của vùng đụng độ trong mạng.
Hình 7.7 – Sử dụng Switch để mở rộng băng thông mạng
Một ưu thế nữa đối với các switch bất đối xứng là nó có hỗ trợ một số cổng có thông lượng lớn dành cho các server hoặc các cáp chiều dứng để nối lên các switch / router ở mức cao hơn.
Hình 7.8 – Sử dụng cổng tốc độ cao trong switch
Để xác định kích thước của vùng đụng độ bạn cần phải xác định bao nhiêu máy tính được nối kết vật lý trên từng cổng của switch. Trường hợp lý tưởng mỗi cổng của switch chỉ có một máy tính nối vào, khi đó kích thước của vùng đụng độ là 2 vì chỉ có máy gởi và máy nhận tham gia vào mỗi cuộc giao tiếp.
Hình 7.9 – Nối trực tiếp các máy tính vào switch
Trong thực tế ta thường dùng switch để nối các Hub lại với nhau. Khi đó mỗi Hub sẽ tạo ra một vùng đụng độ và các máy tính trên mỗi Hub sẽ chia sử nhau băng thông trên Hub.
Hình 7.10 – Nối HUB vào switch
Thông thường người ta sử dụng Hub để tăng số lượng các điểm nối kết vào mạng cho máy tính. Tuy nhiên cần phải đảm bảo số lượng máy tính trong từng vùng đụng độ phải nhỏ và đảm bảo băng thông cho từng máy tính một. Đa số các Hub hiện nay đều có hỗ trợ một cổng tốc độ cao hơn các cổng còn lại (gọi là up-link port) dùng để nối kết với switch để tăng băng thông chung cho toàn mạng.
Hình 7.11 – Sử dụng cổng tốc độ cao của HUB để nối với Switch
Băng thông cần thiết cho các ứng dụng được mô tả như hình dưới đây:
Hình 7.12 – Nhu cầu băng thông của các ứng dụng
Sau khi đã thiết kế xong sơ đồ mạng ở tầng hai, cần thiết phải ghi nhận lai thông tinvề tốc độ của các cổng nối kết cáp như hình dưới đây: 
Hình 7.13 – Tài liệu về tốc độ trên từng cổng
7.2.3 Thiết kế mạng ở tầng 3
Sử dụng các thiết bị nối kết mạng ở tầng 3 như router, cho phép phân nhánh mạng thành các mođun tách rời nhau về mặt vật lý cũng như luận lý. Router cũng cho phép nối kết mạng với mạng diện rộng như mạng Internet chẳng hạn.
Hình 7.14 – Sử dụng router trong mạng
Router cho phép hạn chế được các cuộc truyền quảng bá xuất phát từ một vùng đụng độ này lan truyền sang các vùng đụng độ khác. Nhờ đó tăng băng thông trên toàn mạng. Đối với switch, gói tin gởi cho một máy tính mà nó chưa biết sẽ được truyền đi ra tất cả các cổng để đến tất cả các nhánh mạng khác. 
Ngoài ra, router còn được sử dụng để giải quyết các vấn đề như: một số giao thức không thích hợp khi mạng có kích thước lớn, vấn đề anh ninh mạng và vấn đề về đánh địa chỉ mạng. Tuy nhiên sử dụng router thì đắt tiền và khó khăn hơn trong việc cấu hình nếu so với switch.
Trong ví dụ sau, mạng có nhiều nhánh mạng vật lý, tất cả các thông tin đi trao đổi giữa mạng Network 1 và mạng Network 2 đều phải đi qua router. Router đã chia mạng thành hai vùng đụng độ riêng rời. Mỗi vùng đụng độ có địa chỉ mạng và mặt nạ mạng con riêng. 
Hình 7.15 – Sử dụng router để phân chia vùng đụng độ trong mạng
7.2.4 Xác định vị trí đặt Server
Các server được chia thành 2 loại: Server cho toàn công ty (Enterprise Server) và server cho nhóm làm việc (Workgroup server). Enterprise server phục vụ cho tất cả người sử dụng trong công ty, ví dụ như Mail server, DNS server. Chúng thường được đặt tại MDF. Workgroup server thì chỉ phục vụ cho một số người dùng và thường được đặt tại IDF nơi gần nhóm người sử dụng server này nhất. 
Hình 7.16 – Tài liệu về vị trí đặt các server
7.2.5 Lập tài liệu cho tầng 3
Sau khi xây dựng sơ đồ cấp phát địa chỉ, bạn cần ghi nhận lại chiến lược cấp phát địa chỉ. Một số các tài liệu cần tạp ra bao gồm:
Bảng đồ phân bố địa chỉ
Hình 7.17 – Bảng đồ phân bố địa chỉ IP
Bảng tóm tắt về các mạng đã được phân bố, địa chỉ các giao diện của từng router và bảng chọn đường của các router.
Hình 7.18 – Bảng tóm tắt về địa chỉ đã phân bố