Bài 24. Sơ bộ về thiết kế mạng SVIP

1. Một số lưu ý khi thiết kế mạng

Khi thiết kế mạng cục bộ cho trường học, cơ quan,... cần quan tâm đến một số yếu tố sau:

• Mục đích xây dựng mạng và mức độ sử dụng liên quan đến thiết kế công suất, băng thông.
• Quy mô, nơi đặt thiết bị ảnh hưởng đến việc lựa chọn thiết bị, đường truyền phù hợp.
• Cấu trúc mạng, thể hiện cách kết nối thiết bị.
• Chia kinh phí đầu tư cho từng giai đoạn thiết kế khác nhau.
• Không bắt buộc đảm bảo tính thẩm mĩ trong thiết kế.

2. Hướng dẫn thiết kế mạng

Thiết kế mạng có thể gồm nhiều bước được gộp chung thành một số bước cơ bản. Nội dung dưới đây trình bày cách thiết kế mạng trong trường học.

Bước 1. Khảo sát hiện trạng và phân tích nhu cầu

Khảo sát hiện trạng

Một trường học có các tòa A, B, C. Tòa A và B dài 100m là phòng học và tòa C là văn phòng.

• Tòa A có 3 phòng thực hành máy tính M1, M2, M3, mỗi phòng này có 25 máy tính. 
• Toà C có các phòng làm việc của Ban giám hiệu và các tổ bộ môn với khoảng 10 máy tính để bàn.
• Giáo viên thường mang máy tính xách tay đến trường làm việc. Riêng bộ môn Toán – Tin có phòng máy tính với 5 máy ở giữa toà C để làm bài giảng điện tử, trong đó có một máy được cấu hình làm máy chủ để phân phối các bài giảng video.

 Mục đích xây dựng

• Triển khai dạy thực hành bằng máy tính. Giáo viên có thể giao nhiệm vụ và kiểm tra việc thực hành của từng học sinh từ máy của mình.
• Học sinh có thể truy cập các bài giảng video từ máy chủ ở phòng máy của bộ môn. Giáo viên và học sinh có thể truy cập Internet để tìm tài liệu, để dạy và học trực tuyến,...
• Giáo viên và học sinh được khuyến khích mang máy tính xách tay hay điện thoại để sử dụng trong giảng dạy và học tập.

Nhu cầu sử dụng mạng

• Kết nối tất cả các máy tính trong các phòng thực hành, kết nối với phòng máy tính của bộ môn Toán – Tin và mạng của nhà trường cần được kết nối Internet. 
• Phòng thực hành và khu vực văn phòng nên có thiết bị thu phát Wi-Fi phục vụ kết nối cho các máy tính xách tay hay điện thoại thông minh.
• Nhà trường cũng mong muốn việc quản trị phải đơn giản. Người dùng muốn làm việc ở máy tính nào phải đăng kí sử dụng máy tính đó. Học sinh không có tài khoản riêng. Mỗi máy thực hành, được tạo một tài khoản duy nhất ghi sẵn ở trên thân máy. Học sinh sử dụng máy nào sẽ phải đăng nhập bằng tài khoản của máy đó. Dữ liệu riêng sẽ bị xoá hết sau mỗi buổi thực hành để chuẩn bị cho các buổi thực hành khác.
• Đối với các dữ liệu dùng chung (ví dụ bài giảng video), người phụ trách sẽ chia sẻ thư mục dữ liệu trong chế độ chỉ được đọc cho tất cả mọi người và huỷ chia sẻ sau khi sử dụng.

Bước 2. Thiết kế logic

Gồm thiết kế kiến trúc kết nối mạng và mô hình tương tác, kiểm soát mạng.

Hai mô hình kiểm soát mạng:

• Mô hình làm việc nhóm (workgroup): không máy nào điều khiển máy tính nào. Người dùng phải thiết lập tài khoản trên máy và đăng nhập theo máy tính.
• Mô hình miền (domain): tài nguyên và người dùng được quản lí chung bởi một máy chủ kiểm soát (domain controller). Đăng nhập vào miền từ máy tính bất kì.

Từ yêu cầu đã nêu ở bước 1, mô hình workgroup là thích hợp. 

• Cấu trúc dạng tuyến (bus topology). Các thiết bị được gắn vào một đường trục mạng. Ngày nay cấu trúc dạng tuyến dùng với cáp đồng trục nối trực tiếp cho từng máy tính hầu như không còn được sử dụng nữa vì thiếu ổn định nhưng cấu trúc này vẫn còn dùng để xây dựng các đường trục kết nối các toà nhà hay xuyên các tầng của toà nhà cao tầng.
• Cấu trúc dạng vòng (ring topology). Các thiết bị nối trên một vòng kín, dữ liệu được chuyển theo một chiều từ thiết bị này đến thiết bị kia rồi quay lại thiết bị ban đầu. Cấu trúc vòng trước đây đã từng được dùng trong các mạng cục bộ nhưng hiện nay hầu như không còn dùng để kết nối trực tiếp các máy tính nữa.
• Cấu trúc hình sao (star topology). Các thiết bị đầu cuối được đấu chung vào một thiết bị kết nối như hub, switch hay router. Cấu trúc hình sao dễ thi công, dễ mở rộng, rẻ tiền và tin cậy, được dùng hầu hết trong các mạng cục bộ ngày nay.

Trong thực tế có nhiều cấu trúc hỗn hợp:

• Cấu trúc sao - tuyến là sự kết hợp của cấu trúc tuyến làm đường trục và cấu trúc hình sao gắn các máy tính vào đường trục.
• Cấu trúc phân cấp về bản chất là cấu trúc hình sao của các hình sao. Cấu trúc này rất thích hợp với các mạng cục bộ có nhiều máy tính. Với quy mô khoảng 100 máy tính của trường trong ví dụ, cấu trúc phân cấp rất thích hợp. Có thể tạo hai tầng, tầng dưới sử dụng hình sao để kết nối các thiết bị đầu cuối của từng khu vực, tầng trên kết nối các khu vực.

Bước 3. Thiết kế vật lí

Cần chia mạng thành những thành phần nhỏ để dễ kiểm soát và tăng cường hiệu quả truyền dữ liệu.

Hoạt động phân đoạn dựa trên xem xét miền xung đột.

Cần quy hoạch miền xung đột đủ nhỏ để xung đột xảy ra ít hơn và chỉ ảnh hưởng trong phạm vi nhỏ.

Một số mục đích khác của phân đoạn là bảo vệ dữ liệu, dễ khắc phục lỗi.

Một phương án thiết kế mạng gồm nhiều sơ đồ thiết kế theo phân đoạn. Dưới đây là phương án thiết kế mạng cho yêu cầu bước 1.

Kết nối các thiết bị mạng phù hợp với nhau đảm bảo việc phân đoạn mạng không chỉ tách các miền xung đột, mà có thể thực hiện nay trong một miền xung đột như trường hợp sử dụng trục để kéo dài phạm vi địa lí của mạng bằng repeater.

Repeater không chia nhỏ vùng xung đột nhưng gây trễ tín hiệu. Vì vậy, cần tuân thủ "quy tắc 5-4-3" như sau:

Không dùng quá 5 phân đoạn mạng, không quá 4 repeater, không quá 3 phân đoạn có máy tính.

Bước 4. Chọn hệ điều hành mạng

Có nhiều hệ điều hành mạng như Windows, MacOS, Linux.

Hệ điều hành có nhiều cấu hình mạng đơn giản phù hợp với người dùng phổ thông hiện nay là Windows.