TỔNG QUAN về MẠNG máy TÍNH fundamental networks chapter1 5

Lịch sử phát triển mạng máy tính • 1970s: các máy tính được kết nối trực tiếp – Phân tán tải của hệ thống và tăng độ tin cậy • Xuất hiện khái niệm mạng truyền thông – Các nút mạng là c

Trang 1

Chương 1:

Tổng quan về mạng máy tính

TS Nguyễn Thế Cường

Trang 5

– Tốn đường truyền đến các máy trạm

– Hiện tượng quá tải ở máy trung tâm

• Thêm cái bộ xử lý vào các máy trạm để giảm tải

• Sử dụng bộ dồn kênh và bộ tập trung

Trang 6

Lịch sử phát triển mạng máy tính

Trang 7

• 1970s: các máy tính được kết nối trực tiếp

– Phân tán tải của hệ thống và tăng độ tin cậy

• Xuất hiện khái niệm mạng truyền thông

– Các nút mạng là các bộ chuyển mạch dùng để hướng

thông tin đến đích

– Các nút mạng được nối với nhau bằng đường truyền

– Các máy tính của người dùng hoặc các trạm cuối được nối trực tiếp vào các nút mạng

Trang 8

Trang 10

Mục tiêu, các dịch vụ mạng máy tính

• Mục tiêu

– Tăng khả năng khả dụng của các tài nguyên có giá trị cao

• Thiết bị, chương trình, dữ liệu…

• Xóa bỏ rào cản địa lý đối với các tài nguyên

– Tăng độ tin cậy của hệ thống

• Khả năng thay thế của các nút mạng khi có sự cố

– Đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống thời gian thực

– Tăng khả năng giao tiếp người – người

• Không bị tác động bởi vị trí địa lý

Trang 11

Mục tiêu, các dịch vụ mạng máy tính

• Các dịch vụ cơ bản

– Dịch vụ tệp (File service)

• Chia sẻ tệp, di chuyển dữ liệu

– Dịch vụ tìm kiếm (Searching service)

• Tìm kiếm thông tin: Google, Yahoo, Bing,…

– Dịch vụ thư điện tử (Email service)

Trang 12

tham gia trong mạng phải tuân theo

– Cách nối = cấu trúc (topology, viết tắt là topo)

– Quy tắc, quy ước = giao thức (protocol)

Trang 13

Kiến trúc mạng máy tính

• Cấu trúc mạng

– Có hai dạng cấu trúc mạng

• Điểm – Điểm (point-to-point):

– Các đường truyền nối từng cặp nút với nhau, mỗi nút đều có trách nhiệm lưu trữ tạm thời sau đó chuyển tiếp dữ liệu tới đích

• Quảng bá (Broadcast):

– Các nút phân chia chung một đường truyền vật lý

Trang 14

• Điểm – Điểm:

Trang 15

• Quảng bá

Trang 16

• Kiểm soát chất lượng truyền tin

• Xử lý các lỗi, sự cố trong và sau quá trình truyền tin

Trang 17

– Phân đoạn và hợp lại:

• Cắt dữ liệu thành các gói có kích thước cố định trước khi gửi Bên nhận sẽ có nhiệm vụ hợp các gói lại để thu nhận thông tin

– Điều khiển kết nối:

• Hướng kết nối: Cần kết nối để trao đổi trực tiếp

• Không kết nối : Không cần kết nối trực tiếp

Trang 18

– Điều khiển lưu lượng:

• Đảm bảo tốc độ phát không quá tốc độ nhận

– Điều khiển lỗi:

• Phát hiện và sửa lỗi

– Đồng bộ hóa:

• Các thực thể truyền thông phải cùng trạng thái

– Địa chỉ hóa:

Trang 19

Đường truyền vật lý

• Dùng để chuyển các tín hiệu giữa các máy tính

• Các tín hiệu đều thuộc dạng sóng điện từ

– Trải từ tần số sóng radio, sóng ngắn, tia hồng ngoại

• Có hai loại đường truyền:

– Đường truyền hữu tuyến:

• Cáp đôi dây xoắn (có bọc kim và không bọc kim), cáp đồng trục, cáp quang

– Đường truyền vô tuyến:

• Radio, sóng cực ngắn, tia hồng ngoại

Trang 20

• Các đặc trưng của đường truyền

– Băng thông (bandwidth)

• Băng thông tương tự (analog):

– Đo phạm vi tần số mà đường truyền có thể đáp ứng được Đơn vị: Hz, KHz,…

– Ví dụ: băng thông của cáp điện thoại là 400 – 4000Hz có nghĩa là nó

có thể truyền tín hiệu với các tần số nằm trong phạm vi từ 400 đến 4000Hz

• Băng thông số (digital):

– Đo lượng thông tin tối đa từ nơi này đến nơi khác trong thời gian cho trước

Đơn vị: bps, Kbps, Mbps, …

Trang 21

– Thông lượng (throughput):

• Lượng thông tin thực sự được truyền qua trong một đơn vị thời gian Thông lượng là băng thông đo tại thời điểm cụ thể

• Đơn vị: bps, Kbps, Mbps,…

– Hiệu suất sử dụng đường truyền:

% 100

*

bandwidth

throughput n

utilizatio 

Trang 22

– Độ trễ (delay):

• Thời gian cần thiết để truyền một gói tin từ nguồn đến đích

Đơn vị: second, millisecond,

• Độ trễ phụ thuộc vào băng thông của mạng

– Độ suy hao:

• Là độ yếu đi của tín hiệu trên đường truyền

• Phụ thuộc vào độ dài của cáp

– Độ nhiễu:

• Do ảnh hưởng của tín hiệu điện từ bên ngoài

Trang 24

• Có hai loại cáp

– STP - Shield Twisted Pair: Có tác dụng chống nhiều điện từ

– UTP -Unshield Twisted Pair:

Không có khả năng chống nhiễu điện từ và suy hao tín hiệu

Trang 25

• Các loại đường truyền

– Cáp xoắn đôi

• Có các loại như sau:

– Loại 1 & 2 (Cat 1 & Cat 2): <= 4Mbps Thường dùng cho mạng điện thoại và những đường truyền tốc độ thấp

– Loại 3 (Cat 3): tốc độ truyền dữ liệu khoảng 16 Mbps , nó là chuẩn cho hầu hết các mạng điện thoại

– Loại 4 (Cat 4): Thích hợp cho đường truyền 20Mbps

Trang 26

– Cáp xoắn đôi

• Chuẩn đấu dây: TIA/EIA 568A và 568B

– Cáp xoắn đôi có 8 sợi, xoắn lại với nhau từng đôi một tạo thành 4 đôi với bốn màu đặc trưng: Cam, xanh dương, xanh lá cây và nâu

– Đầu nối UTP có 8 khe (pin) để tiếp xúc với 8 sợi của dây cáp xoắn đôi – Để thống nhất, EIA và TIA đã phối hợp và đưa ra 2 chuẩn bấm đầu dây là T568A (gọi tắt là chuẩn A) và T568B (gọi tắt là chuẩn B)

– 4 trong 8 sợi của cáp xoắn đôi để truyền dữ liệu được sử dụng (một cặp truyền, một cặp nhận) Bốn sợi còn lại không sử dụng Tương ứng trên đầu nối UTP, chỉ có 4 pin 1,2,3,6 được sử dụng, các pin còn lại không dùng đến

Trang 31

• Cáp đồng trục có độ suy hao ít hơn so với các loại cáp đồng khác

do ít bị ảnh hưởng của môi trường Các mạng cục bộ sử dụng cáp đồng trục có thể có kích thước trong phạm vi vài ngàn mét

Trang 32

– Cáp đồng trục:

Trang 34

– Cáp quang:

Trang 36

– Đường truyền sóng vô tuyến:

Trang 37

Phân loại mạng máy tính

• Mạng máy tính có thể được phân loại dựa vào

các tiêu chí phân loại khác nhau

– Khoảng cách địa lý

– Kỹ thuật chuyển mạch

– Kiến trúc mạng

– …

Trang 38

• Phân loại theo khoảng cách địa lý

– Mạng cục bộ (Local Area Network – LAN)

• Cài đặt trong phạm vi tương đối hẹp (một tòa nhà, một cơ quan,…) khoảng cách lớn nhất là vài chục km

– Mạng đô thị (Metropolitan Area Network – MAN)

• Là mạng được cài đặt trong phạm vi một đô thị hoặc một trung tâm kinh tế

– Mạng diện rộng (Wide Area Network – WAN)

• Mạng kết nối xuyên quốc gia, qua biên giới

– Mạng toàn cầu (Global Area Network – GAN)

• Phạm vi toàn cầu

Trang 39

• Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch

– Mạng chuyển mạch kênh (circuit-switched network)

– Mạng chuyển mạch thông báo (message-switched

network)

– Mạng chuyển mạch gói (packet-switched network)

Trang 40

– Mạng chuyển mạch kênh

– Nhược điểm

• Tốn thời gian thiết lập kênh

• Hiệu suất sử dụng không cao do kênh dùng riêng cho 2 thực thể

Trang 41

– Mạng chuyển mạch thông báo

• Thông báo là một đơn vị thông tin của người sử dụng

• Chứa thông tin điều khiển:

– Đích đến của thông báo

Trang 42

– Mạng chuyển mạch thông báo

Trang 43

– Mạng chuyển mạch gói

• Thông báo được chia thành nhiều gói nhỏ có kích thước cố định

• Mỗi gói chứa thông tin điều khiển

– Địa chỉ nguồn, địa chỉ đích

Trang 44

– Mạng chuyển mạch gói

• Ưu điểm:

– Các gói có kích thước cố định, các nút mạng có thể xử lý

– Tốc độ xử lý nhanh hơn – Hiệu suất cao hơn

Được dùng phổ biến hơn mạng chuyển mạch thông báo

Trang 45

Các mô hình xử lý

• Có 2 mô hình xử lý cơ bản

– Mô hình xử lý ngang hàng (Peer-to-Peer - P2P)

– Mô hình xử lý khách/chủ (Client/Server)

Trang 46

Trang 47

• Tất cả các máy đều bình đẳng về lưu trữ và xử lý thông tin

• Thích hợp với các mạng cục bộ quy mô nhỏ, đơn lẻ

– Các giao thức riêng rẽ – Mức độ bảo mật thấp – Giá thành rẻ

• Hỗ trợ tốt các mạng dùng một platform và một giao thức

• Không có nguồn quản lý tập trung

Trang 49

– Mô hình xử lý khách/chủ (Client/Server)

Trang 52

GIẢI ĐÁP THẮC MẮC CHƯƠNG 1

Trang 53

Chương 2:

Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI

TS Nguyễn Thế Cường

Trang 55

Các tổ chức chuẩn hóa mạng máy tính

• Cơ sở xuất hiện kiến trúc phân tầng

– Các nhà sản xuất thiết bị mạng tự do thiết kế kiến trúc và sản xuất các sản phẩm mạng  các sản phẩm không tương thích  không kết nối được các thiết bị của các nhà sản

xuất khác nhau  cản trở việc sản xuất và tiêu thụ

– Cần xây dựng một mô hình chuẩn chung tạo điều kiện cho việc sản xuất và sử dụng sản phẩm mạng  các tổ chức

quốc tế về tiêu chuẩn hóa ra đời  đưa ra các khuyến

nghị, quy định, thiết kế của các sản phẩm mạng

Trang 56

• Các tổ chức chuẩn hóa

– ISO (International Standards Organization):

• Hoạt đông dưới sự bảo trợ của Liên hợp quốc, bao gồm nhiều ban

kỹ thuật (Technical Committee - TC)

• TC97 đảm nhận việc chuẩn hóa lĩnh vực công nghệ thông tin

• Mô hình OSI là sản phẩm tiêu biểu của tổ chức này

– CCITT (Comité Consultatif International Téléphonique et

Télégraphique) - Hiệp hội tư vấn quốc tế về điện tín và

điện thoại, nay là Hiệp hội viễn thông quốc tế - ITU

• Bao gồm các cơ quan bưu chính viễn thông các nước

• Sản phẩm của tổ chức là các khuyến nghị

Trang 57

• Các tổ chức chuẩn hóa

– Institute of Electronical and Electronic Engineers – IEEE,

viện các kỹ nghệ điện và điện tử: chuẩn hóa tập các thủ tục

ở tầng vật lý

• Sản phẩm tiêu biểu là các chuẩn IEEE 802 LAN/MAN

– IEEE 802.3 Ethernet dành cho mạng LAN có dây – IEEE 802.11 Wireless Networking dành cho mạng không dây

Trang 58

• Giảm độ phức tạp cho việc thiết kế và cài đặt mạng

• Số lượng, chức năng các tầng phụ thuộc vào các nhà sản xuất và thiết kế

Trang 59

Kiến trúc phân tầng

• Tại mỗi tầng, các thực thể cài đặt các chức năng nhằm cung cấp dịch vụ và thủ tục cho các tầng

phía trên hoạt động

– Các tầng phía trên sử dụng dịch vụ mà không cần quan tâm đến cách thức xây dựng và các thao tác chi tiết mà các dịch

vụ cần phải thực hiện

Trang 60

• Các quy tắc phân tầng

– Không định nghĩa quá nhiều tầng

• Vai trò và chức năng của các tầng là như nhau

• Chức năng các tầng độc lập nhau và có tính mở

– Xác định rõ quan hệ giữa các tầng kề nhau

• Quy định về thao tác, dịch vụ cơ bản (giao diện tầng) mà tầng kề

dưới cung cấp cho các tầng trên

– Xác định rõ quan hệ giữa các tầng đồng mức

• Thống nhất về phương thức hoạt động

• Mối quan hệ được gọi là giao thức tầng

Trang 61

• Thông tin truyền từ tầng thấp lên tầng cao

– Ngoài tầng vật lý là liên kết thực, ở các tầng trên, liên kết giữa các tầng là liên kết logic (liên kết ảo)

Trang 62

• Nguyên tắc truyền thông

Trang 63

– Các vấn đề cần giải quyết khi thiết kế các tầng

• Các quy tắc truyền dữ liệu

– Truyền một hướng (simplex) – Truyền hai hướng đồng thời (full-duplex) – Truyền hai hướng luân phiên (half-duplex)

• Kiểm soát lỗi

• Cơ chế ghép/tách dữ liệu

• Thứ tự các gói tin

• Tốc độ phát/thu dữ liệu

Trang 64

– Đơn vị dữ liệu được sử dụng trong các tầng

• Thông tin điều khiển giao thức PCI - Protocol Control Information

– Thông tin được thêm vào đầu các gói tin trong quá trình hoạt động của các thực thể Ký hiệu: N-Entity

• Đơn vị dữ liệu SDU – Service Data Unit

– Đơn vị dữ liệu truyền thông giữa các tầng kề nhau

• Đơn vị dữ liệu giao thức PDU – Protocol Data Unit

– Đơn vị dữ liệu giao thức tầng

• PDU = PCI + SDU

Trang 65

– Đơn vị dữ liệu được sử dụng trong các tầng

Quan hệ giữa các đơn vị dữ liệu ở các tầng kề nhau

Trang 66

– Thiết lập liên kết: sử dụng hàm CONNECT – Truyền dữ liệu: Sử dụng hàm DATA – Hủy bỏ liên kết: Sử dụng hàm DISCONNECT

• Dịch vụ không liên kết

– Chỉ có một giai đoạn: Truyền dữ liệu

Trang 67

• Các hàm nguyên thủy (primitive services)

– Có 4 hàm nguyên thủy dùng để tương tác giữa các tầng kề nhau

• Request (yêu cầu):

• Indication (chỉ báo):

• Response (hồi đáp):

• Confirm (xác nhận):

Trang 68

Trang 69

STT Hàm nguyên thuỷ Ý nghĩa

2 CONNECT.Indication Báo cho thực thể bị gọi

4 CONNECT.Confirm Xác nhận với bên gọi việc kết nối có được chấp nhận hay không

6 DATA.Indication Báo cho bên nhận biết là dữ liệu đã đến

7 DISCONNECT.Request Yêu cầu huỷ bỏ liên kết

8 DISCONNECT.Indication Báo cho bên nhận

Trang 70

Ví dụ về truyền dữ liệu dựa trên các hàm

1 CONNECT.Request Bạn quay số điện thoại của cô Lan

2 CONNECT.Indication Chuông reo

3 CONNECT.Response Cô Lan nhấc máy

5 DATA.Request Bạn nói chuyện với cô Lan

6 DATA.Indication Cô Lan nghe thấy bạn nói

8 DATA.Confirm Bạn nghe thấy câu trả lời

9 DISCONNECT.Request Bạn cúp máy

10.DISCONNECT.Indication Cô Lan nghe thấy bạn cúp máy

Trang 72

Mô hình OSI

Trang 73

Mô hình OSI

• Mô hình OSI tuân theo nguyên tắc phân tầng

– Gồm 7 tầng, là hệ thống mở, có khả năng kết nối với các hệ thống khau nhau, tương thích với các chuẩn OSI

– Quá trình xử lý các ứng dụng được thực hiện trong các hệ thống mở, trong khi vẫn duy trì được các hoạt động kết nối giữa các hệ thống

– Thiết lập kênh logic nhằm thực hiện việc trao đổi thông tin giữa các thực thể

Trang 74

Mô hình OSI

• Có 2 giao thức kết nối

– Giao thức hướng liên kết:

• Trước khi truyền dữ liệu, các thực thể cần kết nối logic

• Dữ liệu được truyền với các cơ chế kiểm soát lỗi, kiểm soát dữ liệu, kiểu soát luồng dữ liệu, tách và ghép dữ liệu nhằm nâng cao

sự tin cậy và hiệu quả của truyền dữ liệu

– Giao thức không liên kết:

• Dữ liệu được truyền độc lập trên các tuyến các khau

• Chỉ có giai đoạn truyền dữ liệu

Trang 75

Mô hình OSI

• Truyền dữ liệu trong mô hình OSI

Trang 76

Mô hình OSI

• Truyền dữ liệu trong mô hình OSI

Tầng Header Tên dữ liệu

Application HA Application Header Message & Packet

Presentation HP Presentation Header Packet

Transport HT Transport Header Datagram, Segment & Packet Network HN Network Header Datagram & Packet

Data Link HD Data Link Header Frame & Packet

Trang 77

Mô hình OSI

• Chức năng của tầng Vật lý

– Giải quyết các vấn đề về ghép nối cơ, điện, tạo ra các hàm, thủ tục để truy cập đường truyền vật lý và truyền các dòng bit

Cáp đồng trục Cáp quang

a) Môi trường thực

Thực thể tầng vật lý

Thực thể tầng vật lý Thực thể

tầng vật lý

Giao thức tầng vật lý

Đường truyền vật lý Đường truyền vật lý SAP cho tầng vật lý SAP cho tầng vật lý

Trang 78

Mô hình OSI

• Chức năng của tầng Liên kết dữ liệu

– Cung cấp các phương tiện để truyền thông tin qua liên kết vật lý

– Chia thông tin thành các khung (frame), truyền khung tuần

tự và xử lý thông điệp xác nhận

– Tháo gỡ các khung thành chuỗi bit không cấu trúc và

truyền xuống tầng vật lý

– Tái tạo chuỗi bit thành khung thông tin

– Xây dựng các cơ chế đồng bộ hóa, kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu để đảm bảo độ tin cậy

Định dạng
Số trang	267
Dung lượng	7,04 MB