Mạng diện rộng (WAN) là màng truyền dữ liệu qua những vùng địa lý rất lớn.

WAN có nhiều đặc điểm quan trọng khác với LAN. Trong chương này, trước tiên

các bạn sẽ có một cái nhìn tổng thể về các kỹ thuật và các giao thức của mạng

WAN. Đồng thời trong chương này cũng sẽ giải thích những đặc điểm giống nhau

và khác nhau giữa LAN và WAN.

Bên cạnh đó, kiến thức về các thành phần vật lý của router cũng rất quan trọng.

Kiến thức này sẽ là nền tảng cho các kỹ năng và kiến thức khác khi bạn cấu hình

router và quản trị mạng định tuyến. Trong chương này, các bạn sẽ được khảo sát

thành phần vật lý bên trong và bên ngoài của router và các kỹ thiật kết nối với

nhiều cổng khác nhau trên router.

Sau khi hoàn tất chương này, các bạn có thể thực hiện các việc sau:

- Xác định tổ chức quốc tế chịu trách nhiệm về các chuẩn của WAN.

- Giải thích sự khác nhau giữa LAN và WAN, giữa các loại địa chỉ mà mỗi

mạng sử dụng.

- Mô tả vai trò của router trong WAN.

- Xác định các thành phần vật lý bên trong của router và các chức năng tương

ứng.

- Mô tả các đặc điểm vật lý của router.

- Xác định các loại cổng trên router.

- Thực hiện các kết nối đến cổng Ethernet, cổng nối tiếp WAN và cổng

console trên router.

Wan Network

1. Giới thiệu về mạng WAN

WAN là mạng truyền dữ liệu qua những vùng địa lý rất rộng lớn như các tỉnh, thành phố, quốc gia,… Các phương tiện truyền dữ liệu trên WAN được cung cấp bởi các nhà cung cấp dịch vụ, như VNPT,VIETTEL,v.v

Mạng WAN có một số đặc điểm sau:

- Kết nối các thiết bị ở cách xa nhau bởi địa lý lớn.

- Sử dụng dịch vụ của các công ty cung cấp dịch vụ như: Regional Bell Operating Conpanies, Sprint, MCI, VPM Internet Services,.v.v

- WAN sử dụng nhiều loại kết nối nối tiếp khác nhau.

- WAN có một số điểm khác với LAN. Ví dụ như LAN được sử dụng để kết nối các máy tính đơn lẻ, các thiết bị ngoại vi, các thiết bị đầu cuối và nhiều loại thiết bị khác trong cùng một tòa nhà hay một phạm vi nhỏ.Trong khi WAN được dùng để kết nối các chi nhánh của mình, phạm vi lớn.

- Mạng WAN hoạt động chủ yếu ở Physical Layer và Data Link trong mô hình OSI. WAN kết nối các mạng LAN với nhau, do đó WAN thực hiện chuyển đổi các gói dữ liệu giữa các Router,Switch và các mạng LAN mà nó kết nối.

Sau đây là các thiết bị được sử dụng trong mạng WAN:

- Router: Cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau, bao gồm Internet và các giao tiếp WAN.

- Switch: được sử dụng trong WAN cung cấp kết nối cho hoạt động thông tin liên lạc băng thoại video và dữ liệu.

- Modem: giao tiếp với dịch vụ truyền thoại; CSU/DSU (Chanel

service units/ Digital service units) để giao tiếp với dịch vụ T1/E1; TA/NT1

(Terminal Adapters /Network Terminal 1) để giao tiếp với dịch vụ ISDN

(Integrate Services Digital Network).

- Server thông tin liên lạc: tập trung xử lý cuộc gọi của người dùng.

Các giao thức ở lớp Data Link của mạng WAN mô tả về cách thức mà gói dữ liệu được vận chuyển giữa các hệ thống trên một đường truyền dữ liệu. Các giao thức này được thiết kế cho các dịch vụ chuyển mạch điểm-đến-điểm, đa điểm, đa truy nhập.

Các tiêu chuẩn của mạng WAN được định nghĩa và quản lý bởi các tổ chức quốc tế sau:

- Liên hợp viễn thông quốc tế - lĩnh vực tiêu chuẩn viễn thông – ITUT

- Tổ chức quốc tế về tiêu chuẩn – ISO

- Tổ chức đặc trách về kỹ thuật Internet – IETF

- Liên hợp công nghiệp điện tử - EIA.

2. Giới thiệu về Router trong mạng WAN

Router là một loại máy tính đặc biệt. Nó cũng có các thành phần cơ bản giống như máy tính : CPU, bộ nhớ, system bus và các cổng giao tiếp. Tuy nhiên Router được kết là để thực hiện một số chức năng đặc biệt như: kết nối 2 hệ thống mạng với nhau và chọn lựa đường đi tốt nhất cho dữ liệu.

Cũng giống như máy tính cần phải có hệ điều hành để chạy các trình ứng dụng thì router cũng cần phải có hệ điều hành để chạy các tập tin cấu hình. Tập tin cấu hình chứa các câu lệnh và các thông số để điều khiền luồng dữ liệu ra vào trên router. Đặc biệt là router còn sử dụng giao thức định tuyến để truyền để quyết định chọn đường đi tốt nhất cho các gói dữ liệu. Do đó, tập tin cấu hình cũng chứa các thông tin để cài đặt và chạy các giao thức định tuyến trên router.

Các thành phần chính bên trong router bao gồm: RAM, NVRAM, bộ nhớ Flash, ROM và các cổng giao tiếp.

- RAM: Có nhiệm vụ lưu bảng định tuyến, lưu bảng ARP, có vùng bộ nhớ chuyển mạch nhanh, cung cấp vùng nhớ đệm cho các gói dữ liệu, duy trì hàng đợi cho các gói dữ liệu, cung cấp bộ nhớ tạm thời cho tệp cấu hình của router khi router đang hoạt động, thông tin trên RAM sẽ bị xóa khi router khởi động lại hoặc tắt điện.

- NVRAM: Lưu giữ tập tin cấu hình khởi động của router, nội dung của NVRAM vẫn được lưu giữ khi router khởi động lại hoặc bị tắt điện.

- Bộ nhớ Flash: Lưu hệ điều hành IOS, có thể cập nhật phần mềm lưu trong Flash mà không cần thay đổi chip trên bộ xử lý, nội dung của Flash vẫn được lưu giữ khi router khởi động lại hoặc bị tắt điện, ta có thể lưu nhiều phiên bản khác của phần mêm IOS trong Flash, Flash là loại ROM xóa và lập trình được(EPROM).

- Cổng giao tiếp: Kết nối router vào hệ thống mạng để nhận và chuyển gói dữ liệu, các cổng có thể gắn trực tiếp trên mainboard hoặc là dưới dạng card rời.

3. Router LAN và WAN

Router vừa được sử dụng để phân đoạn mạng LAN vừa là thiết bị chính trong mạng WAN. Do đó, tên Router có cả cổng giao tiếp LAN và WAN. Thực chất là các kỹ thuật WAN được sử dụng để kết nối các router, router này giao tiếp với các router khác qua đường liên kết WAN. Router là thiết bị xương sống của mạng Intranet lớn và mạng Internet.

Router hoạt động ở Lớp 3, và thực hiện chuyển gói dữ liệu dựa trên địa chỉ mạng. Nó có 2 chức năng chính là: chọn đường đi tốt nhất và chuyển mạch gói dữ liệu. Để thực hiện chức năng này, mỗi router phải xây dựng một bảng định tuyến và thực hiện trao đổi thông tin định tuyến với nhau.

Người quản trị mạng có thể duy trì bảng định tuyến bằng cách cấu hình định tuyến tĩnh, nhưng thông thường thì bảng định tuyến được lưu giữ động nhờ các giao thức định tuyến thực hiện trao đổi thông tin mạng giữa các router. Một hệ thống mạng được cấu hình đúng phải đầy đủ các đặc điểm sau:

- Có hệ thống địa chỉ nhất quán từ đầu cuối đến đầu cuối.

- Cấu trúc địa chỉ phải thể hiện được cấu trúc mạng.

- Chọn đường đi tốt nhất.

- Định tuyến động và tĩnh.

- Thực hiện chuyển mạch.

4. Vai trò của Router trong mạng WAN

Mạng WAN hoạt động chủ yếu ở lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu. Điều này không có nghĩa là năm lớp còn lại của mô hình OSI không có trong mạng WAN. Điều này đơn giản có nghĩa là mạng WAN chỉ khác với mạng LAN ở lớp Vật lý và lớp Liên kết dữ liệu. Hay nói cách khác là các tiêu chuẩn và giao thức sử dụng trong mạng WAN ở lớp 1 và lớp 2 là khác với mạng LAN.

Lớp Vật lý trong mạng WAN mô tả các giao tiếp thiết bị dữ liệu đầu cuối DTE

(Data Terminal Equipment) và thiết bị đầu cuối mạch dữ liệu DCE (Data Circuitterminal Equipment). Thông thường, DCE là thiết bị ở phía nhà cung cấp dịch vụ và DTE là thiết bị kết nối vào DCE. Theo mô hình này thì DCE có thể là modem hoặc CSU/DSU.

Chức năng chủ yếu của router là định tuyến. Hoạt động định tuyến diễn ra ở lớp 3 - lớp Mạng trong khi WAN hoạt động ở lớp 1 và 2. Vậy router là thiết bị LAN hay WAN? Câu trả lời là cả hai. Router có thể là thiết bị LAN, hoặc WAN, hoặc thiết bị trung gian giữa LAN và WAN hoặc có thể là LAN và WAN cùng một lúc.

Một trong những nhiệm vụ của router trong mạng WAN là định tuyến gói dữ liệu ở lớp 3, đây cũng là nhiệm vụ của router trong mạng LAN. Tuy nhiên, định tuyến không phải là nhiêm vụ chính yếu của router trong mạng WAN. Khi router sử dụng các chuẩn và giao thức của lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu để kết nối các mạng WAN thì lúc này nhiệm vụ chính yếu của router trong mạng WAN không phải là định tuyến nữa mà là cung cấp kết nối giữa các mạng WAN với các chuẩn vật lý và liên kết dữ liệu khác nhau. Ví dụ: một router có thể có một giao tiếp ISDN sử dụng kểu đóng gói PPP và một giao tiếp nối tiếp T1 sử dụng kiểu đóng gói FrameReplay. Router phải có khả năng chuyển đổi luồng bit từ loại dịch vụ này sang dịch vụ khác. Ví dụ chuyển đổi từ dịch vụ ISDN sang T1, đồng thời chuyển kiểu đóng gói lớp liên kết dữ liệu từ PPP sang FrameReplay.

Một số chuẩn và giao thức WAN chủ yếu để các bạn tham khảo:

- Các chuẩn và giao thức WAN lớp vật lý: EIA/TIA-232,449,V23,V35,X21,EIA-530,ISDN,T1,T3,E1,E3,Xdsl,v.v.

- Các chuẩn và giao thức WAN lớp liên kết dữ liệu: HDLC,FramReplay, PPP, SDLC, SLIP, X25, ATM, LAMB, LADP, LAPF.

ROUTER

1. Các thành phần chính trong Router

Cấu trúc chính xác của Router rất khác nhau tùy theo từng phiên bản router. Trong phần này chỉ giới thiệu về các thành phần cơ bản của router.

- CPU: Đơn vị xử lý trung tâm, thực thi các câu lệnh của hệ điều hành để thực hiện các nhiệm vụ: khởi động hệ thống, định tuyến, điều khiển các cổng giao tiếp mạng. CPU là một bộ giao tiếp mạng, CPU là một bộ vi xử lý. Trong các router lớn có thể có nhiều CPU.

- RAM: Được sử dụng để lưu bảng định tuyến, cung cấp bộ nhớ cho chuyển mạch nhanh, chạy tập tin cấu hình và cung cấp hàng đợi cho các gói dữ liệu. Trong đa số router, hệ điều hành Cisco IOS chạy trên RAM. RAM thường được chia thành 2 phần: Bộ xử lý chính và phần bộ nhớ chia sẻ xuất/nhập. Phần bộ nhớ chia sẻ xuất/nhập được chia sẻ cho các cổng giao tiếp làm nơi lưu trữ tạm các gói dữ liệu. Toàn bộ nội dung trên RAM sẽ bị xóa khi tắt điện. Thông thường, RAM trên các roter là loại RAM động – Dynamic RAM và có thể nâng cấp lên RAM bằng cách gắn thêm DIMM.

Flash: Bộ nhớ Flash được sử dụng để lưu trữ toàn bộ phần mềm hệ điều hành Cisco ios. Mặc định là router tìm IOS của nó trong flash. Bạn có thể nâng cấp hệ điều hành bằng cách sao chép phiên bản mới hơn vào flash. Phần mềm IOS có thể ở dưới dạng nén hoặc không nén. Đối với hầu hết các router, IOS được phép chép lên RAM trong quá trình khởi động router. Còn một số router thì IOS có thể chạy trực tiếp trên flash mà không cần chép lên RAM. Bạn có thể gắn thêm hoặc thay thế các thanh SIMM hay card PCMCIA để nâng dùng lượng flash.

- NVRAM(Non-volative Random-access Memory): Là bộ nhớ RAM không bị mất thông tin, được sử dụng để lưu tập tin cấu hình. Trong một số thiết bị có NVRAM và Flash riêng, NVRAM được thực thi nhờ flash. Trong một số thiết bị, flash và NVRAM là cùng một bộ nhớ. Trong cả 2 trường hợp, nội dung cả NVRAM vẫn được lưu giữ khi tắt điện.

- Bus: Phần lớn các router đều có bus hệ thống và CPU bus. Bus hệ thống được sử dụng để thông tin liên lạc giữa CPU với các cổng giao tiếp và các khe mở rộng. Loại bus này vận chuyển dữ liệu và các câu lệnh đi và đến các địa chỉ của ô nhớ tương ứng.

- ROM(Read Only Memory): Là nơi lưu đoạn mã của chương trình kiểm tra khi khởi động. Nhiệm vụ chính của ROM là kiểm tra phần cứng của router khi khởi động, sau đó chép phần mềm Cisco IOS từ flash vào RAM. Một số router có thể có phiên bản IOS cũ dùng làm nguồn khởi động dự phòng. Nội dung trong ROM không thể xóa được. Ta chỉ có thể nâng cấp ROM bằng cách thay chip ROM mới.

- Các cổng giao tiếp: Là nơi router kết nối với bên ngoài. Router có 3 loại cổng: LAN,WAN và Console/AUX. Cổng giao tiếp LAN có thể gắn cố định trên router hoặc dưới dạng card rời.

- Cổng giao tiếp WAN: Có thể cổng Serial, ISDN, cổng tích hợp đơn vị dịch vụ kênh CSU(Channel Service Unit). Tương tự như cổng giao tiếp LAN, các cổng giao tiếp WAN cũng có chip điều khiển đặc biệt. Cổng giao tiếp WAN có thể định trên router hoặc ở dạng card rời. Cổng console/AUX là cổng nối tiếp, chủ yếu được sử dụng để cấu hình router. Hai cổng này không phải là loại cổng kết nối mạng mà là để nối vào máy tính thông qua modem hoặc thông qua cổng COM trên máy tính để từ máy tính thực hiện cấu hình router.

- Nguồn điện: Cung cấp điện cho các thành phần của router, một số router lớn có thể sử dụng nhiều bộ nguồn hoặc nhiều card nguồn. Còn ở một số router nhỏ, nguồn điện có thể là bộ phận nằm ngoài router.

2. Đặc điểm vật lý của router

Không nhất thiết là bạn phải biết vị trí của các thành phần vật lý trong router mới

có thể sử dụng được router. Tuy nhiên trong một số trường hợp, ví dụ như nâng cấp bộ nhớ chẳng hạn, những kiến thức này lại rất hữu dụng.

Các loại thành phần và vị trí của chúng trong router rất khác nhau, tùy thuộc theo từng phiên bản của thiết bị.

3. Các loại kết nối ngoài của router

Router có 3 loại kết nối cơ bản là: cổng LAN,WAN và cổng quản lý router.

- Cổng giao tiếp LAN cho phép router kết nối vào môi trường mạng cục bộ LAN. Thông thường, cổng giao tiếp LAN là cổng Ethernet. Ngoài ra cũng có cổng Token Ring và ATM (Asynchronous Tranfer Mode).

- Kết nối mạng WAN cung cấp kết nối thông qua các nhà cung cấp dịch vụ đến các chi nhánh ở xa hoặc kết nối vào Internet. Loại kết nối này có thể là nối tiếp hoặc bất kỳ loại giao tiếp WAN, bạn cần phải thêm một thiết bị ngoại vi như CSU chẳng hạn để nối router đến nhà cung cấp dịch vụ. Đối với một số loại giao tiếp WAN khác thì bạn có thể kết nối trực tiếp router của mình đến nhà cung cấp dịch vụ.

- Port quản lý hoàn toàn khác với 2 loại trên. Kết nối LAN, WAN để kết nối router và mạng để router nhận và phát các gói dữ liệu. Trong khi đó, port quản lý cung cấp cho bạn một kết nối dạng văn bản để bạn có thể cấu hình hoặc xử lý trên router. Cổng quản lý thường là cổng console hoặc cổng AUX,cổng này kết nối vào cổng COM, hoặc cổng usb trên máy tính. Thông qua kiểu kết nối này, người quản lý mạng có thể quản lý thiết bị của mình.

4. Thực hiện kết nối với cổng LAN

Trong hầu hết các môi trường mạng LAN hiện nay, router được kết nối vào LAN bằng cổng Ethernet hoặc Fast Ethernet. Router giao tiếp với mạng LAN thông qua hub hoặc switch. Chúng ta sử dụng cáp thẳng để nối router và hub hoặc switch. Đối với tất cả các loại router có cổng 10/100 BaseTx chúng ta đều phải sử dụng cáp UPT CAT5 hoặc cao hơn.

Trong một số trường hợp ta có thể kết nối trực tiếp Ethernet trên router vào máy tính hoặc router khác bằng cáp chéo.

Khi thực hiện kết nối, chúng ta phải lưu ý cắm đúng port, vì nếu cắm sai có thể gây ra hư hỏng cho router và thiết bị khác. Trên router có rất nhiều loại port khác nhau nhưng hình dạng cổng lại giống nhau. Ví dụ như cổng Ethernet, ISDN BRI, console, AUX, cổng tích hợp CSU/DSU, cổng Token Ring đều sử dụng cổng 9 chân là RJ45, RJ48 hoặc RJ49.

5. Thực hiện kết nối với cổng WAN

Kết nối WAN có nhiều dạng khác nhau. Một kết nối WAN sử dụng nhiều kỹ thuật khác nhau để thực hiện truyền dữ liệu qua một vùng địa lý rộng lớn. Các dịch vụ WAN thường được thuê từ nhà cung cấp dịch vụ. Chúng ta có 3 loại kết nối WAN như sau: kết nối kênh thuê riêng, kết nối chuyển mạch – mạch, kết nối chuyển mạch gói.

Đối với từng loại dịch vụ WAN, thiết bị thuộc sở hữu của khách hàng (CPE –

Customer Premises Equipment), thông thường là router, được gọi là thiết bị dữ liệu đầu cuối DTE (Data Terminal Equipment). Thiết bị DTE này được kết nối vào nhà cung cấp dịch vụ thông qua thiết bị kết cuối mạch dữ liệu DCE (Data Circuitterminating Equipment), thông thường là modem hay CSU/DSU. Thiết bị DCE này được sử dụng để chuyển đổi dữ liệu từ DTE sang dạng phù hợp với dịch vụ của nhà cung cấp dịch vụ.

TỔNG KẾT

Sau đây là các điểm quan trọng bạn cần nắm được trong phần này.

- Khái niệm về WAN và LAN

- Vai trò của router trong WAN và LAN.

- Các giao thức WAN

- Các kiểu đóng gói cho cổng giao tiếp.

- Xác định và mô tả các thành phần bên trong router.

- Đặc điểm vật lý của router.

- Các loại cổng thường gặp trên router.

- Cách kết nối vào cổng console, cổng LAN và WAN.