Bài giảng Các khái niệm về Mạng máy tính

Mạng máy tính Tổng quan về Mạng máy tính 1 Mạng máy tính Tổng quan về Mạng máy tính Tổng quan về Mạng máy tính 1 Chương 1 Tổng quan về mạng máy tính Khái niệm Internet Khái niệm giao thức N. Tổng hợp các khái niệm cơ bản về mạng máy tính

Trang 1

Tổng quan về Mạng máy tính 1-1

Mạng máy tính

Trang 2

Chương 1: Tổng quan về mạng máy tính

 Khái niệm Internet

 Khái niệm giao thức

 Network core

 Access net, physical media

 Cấu trúc Internet/ISP

 Tầng giao thức, mô hình dịch vụ

 Mô hình mạng

Trang 3

Chương 1: Tổng quan về Mạng máy tính

1.1 Một số khái niệm cơ bản trong Internet

1.2 Network edge: Rìa mạng

1.3 Network core: Nhân mạng

1.4 Network access và physical media

1.5 Cấu trúc Internet và ISP

1.6 Độ trễ và độ mất gói trong mạng chuyển

mạch gói

1.7 Các tầng giao thức, các mô hình dịch vụ

1.8 Lịch sử

Trang 4

Hình dung về Internet

 Kết nối hàng tỷ thiết bị tính

toán: host = hệ thống cuối

 Host chạy các ứng dụng

mạng

 Liên kết truyền thông

 Cáp quang, cáp đồng, sóng

vô tuyến, vệ tinh

 Tốc độ truyền (transmission

rate) = bandwidth

 Router: chuyển tiếp các

gói tin (đoạn dữ liệu)

local ISP

company

regional ISP

router workstationserver

mobile

Trang 5

Hình dung về Internet

 Phân cấp lỏng lẻo

 Public Internet và private intranet

 Các chuẩn trong Internet

 RFC: Request for comments

 IETF: Internet Engineering Task

Force

local ISP

company network

regional ISP

router workstationserver

mobile

Trang 6

Sự tiêu chuẩn hóa Internet

 International Telecommunications Union (ITU)

 Các chuẩn truyền (ví dụ: modem - V.90)

 Các dịch vụ điện thoại, fax truyền thống

 Internet Engineering Task Force (IETF)

 Core: Internet Protocol, transport (TCP)

 Ứng dụng: email, HTTP, FTP, SSH, NFS, VoIP

Trang 7

Góc nhìn dịch vụ

 Hạ tầng truyền thông

Cho phép các ứng dụng phân

tán:

 Web, email, games, thương

mại điện tử, chia sẻ file

 Các dịch vụ truyền thông

Cung cấp cho các ứng dụng:

 Truyền không tin cậy không

hướng kết nối

 Truyền tin cậy hướng kết nối

Trang 8

Khái niệm giao thức

Giao thức của con

người:

 “what’s the time?”

 “I have a question”

… Các bản tin nào đó

gửi đi

… Hành động nào đó khi

các bản tin nhận

Các giao thức mạng (network protocol):

 Tất cả các hoạt động trong Internet dựa trên các giao thức

Các giao thức định nghĩa định dạng, thứ tự của các bản tin gửi và nhận giữa các thực thể mạng và các hoạt động truyền nhận bản

Trang 9

Khái niệm giao thức

Giao thức của con người và giao thức của mạng máy tính:

Các giao thức khác của con người?

HiHi

Got the

time?

2:00

TCP connection req

TCP connection response

Get http://www.hnue.edu.vn

<file>

Thời gian

Trang 10

1.1 Một số khái niệm cơ bản trong Internet

1.2 Network edge

1.3 Network core

1.4 Mạng truy cập và phương tiện vật lý

mạch gói

Trang 11

Cấu trúc mạng: Nhìn cụ thể hơn

phương tiện vật lý:

các liên kết truyền

thông

Trang 12

Network edge:

 Hệ thống cuối (hosts):

 Chạy các chương trình ứng dụng

 Ví dụ: Web, email

 tại “edge of network”

 Mô hình client/server

 Client gửi yêu cầu và nhận dịch

vụ từ server

 Ví dụ: Web browser/server, email

client/server

 Mô hình peer-peer:

 Sử dụng rất ít hoặc không sử

dụng các server dành riêng

Trang 13

Network edge: Dịch vụ hướng kết nối

Mục đích: truyền dữ liệu

giữa các hệ thống cuối

 Handshaking: thiết lập

(chuẩn bị) cho việc

truyền dữ liệu

 Giao thức của con người:

A: Hello, B: hello

 Thiết lập trạng thái trong

hai host truyền thông

 Điều khiển luồng:

 Bên gửi không truyền vượt quá khả năng bên nhận

 Điều khiển tắc ngẽn:

 Bên gửi giảm tốc độ gửi khi mạng tắc ngẽn

Trang 14

Network edge: Dịch vụ không hướng kết nối

Mục đích: Truyền dữ liệu

giữa các hệ thống cuối

 UDP - User Datagram

Protocol [RFC 768]:

 Không hướng kết nối

 Truyền dữ liệu không

Các ứng dụng sử dụng UDP:

 Truyền dòng media, hội nghị truyền hình, DNS, điện thoại Internet

Trang 15

1.2 Network edge

1.3 Network core

mạch gói

1.8 Lịch sử

Trang 16

Network Core

 Mạng lưới của các router

kết nối với nhau

 Câu hỏi: Dữ liệu truyền

qua mạng như thế nào?

 Chuyển mạch kênh:

đường dành riêng cho

mỗi cuộc gọi: mạng

điện thoại

 Chuyển mạch gói: dữ

liệu gửi qua mạng dưới

các đoạn riêng rẽ

Trang 17

Network Core: Chuyển mạch kênh

Tài nguyên end-end

dành riêng cho cuộc

gọi

truyền, khả năng

chuyển mạch

 Tài nguyên dành riêng:

không chia sẻ khi rỗi

đảm bảo hiệu năng

 Đòi hỏi thiết lập cuộc

gọi

Trang 18

Network Core: Chuyển mạch kênh

 Các phần tài nguyên rỗi

nếu không được sử dụng

bởi cuộc gọi mà tài

 Chia theo tần số

 Chia theo thời gian

Trang 19

Chuyển mạch kênh: FDM và TDM

FDM

Tần số

Thời gianTDM

Tần số

Thời gian

4 users

Ví dụ:

Trang 20

Network Core: Chuyển mạch gói

Mỗi dòng dữ liệu end-end chia

thành các gói tin

 Gói tin của user A, B dùng

chung tài nguyên mạng

 Mỗi gói tin sử dụng toàn bộ

băng thông đường truyền

 Tài nguyên sử dụng theo

yêu cầu

Sự tranh giành tài nguyên:

 Yêu cầu tài nguyên của tất cả user có thể vượt quá khả năng cung cấp

 Tắc ngẽn: hàng đợi gói tin, đợi để sử dụng

đường truyền

 Store-and-forward: Các gói tin chuyển tới hop tại một thời điểm

 Nút nhận đầy đủ gói tin trước khi chuyển tiếp đi

Trang 21

Chuyển mạch gói: Ghép kênh tĩnh

Chuỗi gói tin A và B không có mẫu cố định  ghép kênh

Trang 22

So sánh chuyển mạch gói

và chuyển mạch kênh

 Tốt cho dữ liệu truyền thay đổi

 Chia sẻ tài nguyên

 Đơn giản, không thiết lập cuộc gọi

 Tắc nghẽn tăng: độ trễ và độ mất gói tin

 Các giao thức cần đảm bảo truyền dữ liệu tin cậy,

điều khiển tẵc ngẽn

 Cung cấp hành vi giống circuit swiching như thế nào?

 Đảm bảo băng thông cần cho ứng dụng audio/video

 Vấn đề chưa được giải quyết (chương 6)

Chuyển mạch gói là sự lựa chọn?

Trang 23

Mạng chuyển mạch gói: forwarding

 Mục đích: Chuyển các gói tin qua các router từ nguồn tới

đích

 Nhiều thuật toán chọn đường (chương 4)

 Mạng datagram:

 Địa chỉ đích trong gói tin xác định next hop

 Route có thể thay đổi trong phiên

 Tương tự: lái xe, hỏi đường

 Mạng virtual circuit:

 Mỗi gói tin mạng giá trị tag (virtual circuit ID), tag xác định next hop

 Đường đi cố định xác định tại thời điểm thiết lập cuộc gọi, cố định

suốt cuộc gọi

 Router duy trì trạng thái của mỗi cuộc gọi

Trang 24

Phân loại mạng

Mạng viễn thông

Mạng chuyển mạch kênh

Mạng chuyển mạch gói

Mạng

VC DatagramMạng

• Mạng Datagram không là hướng kết nối hay không hướng kết nối.

• Internet cung cấp cả dịch vụ hướng kết nối (TCP) và dịch vụ không hướng kết nối (UDP) cho các ứng dụng.

Trang 25

1.2 Network edge

1.3 Network core

1.4 Mạng truy cập và phương tiện vật lý

mạch gói

1.8 Lịch sử

Trang 26

Mạng truy cập và phương tiện vật lý

Kết nối hệ thống cuối tới

router thế nào?

 Mạng truy cập dân cư

 Mạng truy cập cơ quan

(trường học, công ty)

 Mạng truy cập di động

Làm quen với:

 Băng thông (bits per

second) của mạng truy

cập?

 Dùng chung hay dành

Trang 27

Mạng truy cập dân cư: Truy cập điểm tới điểm

 Dialup qua modem

 56Kbps (thường nhỏ hơn), truy

cập trực tiếp tới router

 Không thể vừa sử dụng mạng

vừa sử dụng điện thoại tại một

thời điểm

 ADSL: asymmetric digital subscriber line

 1 Mbps đường lên (thường < 256 kbps)

 8 Mbps đường xuống (thường < 1 Mbps)

 FDM: 50 kHz - 1 MHz cho đường xuống

4 kHz - 50 kHz cho đường lên

0 kHz - 4 kHz cho điện thoại

Trang 28

Mạng truy cập dân cư: cable modem

 HFC: hybrid fiber coax

 Không đối xứng: 30Mbps đường xuống, 2

Mbps đường lên

 Mạng cáp và HFC kết nối gia đình tới ISP router

 Các gia đình chia sẻ truy cập tới router

 Triển khai: qua các công ty truyền hình cáp

Trang 29

Mạng truy cập dân cư: cable modem

Trang 30

Kiến trúc mạng cáp: Tổng quan

Gia đình cable headend

Thường 500 tới 5,000 gia đình

Trang 31

Gia đình

cable headend

cable distribution network (simplified)

Trang 32

Gia đình cable headend

server(s)

Trang 33

Gia đình

cable headend

cable distribution network

Channels

V I D E O

D A T A

C O N T R O L

1 2 3 4 5 6 7 8 9

FDM:

Trang 34

Mạng truy cập công ty: Local area network

 Mạng LAN của công

ty/trường học kết nối các hệ

thống cuối tới edge router

Trang 35

Mạng truy cập không dây

 Mạng truy cập không dây kết

nối hệ thống cuối tới router

 Qua Base station còn gọi là

Access Point

 Wireless LAN:

 802.11b (WiFi): 11 Mbps

 Wider-area wireless access

 Được cung cấp bởi nhà cung cấp

MobileHostRouter

Trang 36

Mạng công ty

Các thành phần mạng gia đình phổ biến:

 ADSL hoặc Cable Modem

 Router/Firewall/NAT

 Ethernet

 Wireless Access Point

Wireless Access

Wireless Laptop Router/

Firewall

Cable Modem

Kết nối với

Cable Headend

Trang 37

Phương tiện vật lý

 Bit: Lan truyền giữa

thiết bị truyền và nhận

 Đường truyền vật lý: kết nối

giữa thiết bị phát và thu

 Guided Media:

 Tín hiệu lan truyền trong

phương tiện vật lý rắn: cáp

Twisted Pair, cáp quang, cáp

đồng trục

 Unguided Media:

 Tín hiệu lan truyền tự do, ví

dụ như tín hiệu radio

 Category 5:

100Mbps Ethernet

Trang 38

Phương tiện vật lý: cáp đồng trục, cáp quang

Trang 39

Phương tiện vật lý: Sóng Radio

 Tín hiệu mang trong phổ

điện từ

 Không có dây dẫn vật lý

 Hai chiều

 Ảnh hưởng của môi

trường lan truyền:

 Đạt tới 45 Mbps

 LAN (ví dụ: Wifi)

 2Mbps, 11Mbps

 Wide-Area (Ví dụ:e.g., cellular)

Trang 40

1.2 Network edge

1.3 Network core

mạch gói

Trang 41

Cấu trúc Internet: Mạng của các mạng

 Phân cấp tương đối

 Mức trung tâm: “Tier-1” ISPs (ví dụ: UUNet, BBN/Genuity, Sprint, AT&T), phạm vi quốc gia/quốc tế

 Đối xử với nhau ngang hàng

Trang 42

 “Tier-2” ISP: các ISP nhỏ hơn (thường mức vùng)

 Kết nối tới một hoặc nhiều Tier-1 ISP và các Tier-2 ISP

Tier-2 ISP

Tier-2 ISP trả cho

Tier-1 ISP chi phí

kết nối tới phần

Trang 43

 “Tier-3” ISP và local ISP

 Mạng gần nhất đối với các hệ thống cuối

Tier-2 ISP Tier-2 ISP

Tier-2 ISP

local ISP

local ISP localISP

local ISP

local ISP Tier 3

ISP

local ISP localISP

local ISP

Trang 44

 Một gói tin chuyển qua nhiều mạng

Tier-2 ISP

local ISP

local ISP local ISP

local ISP Tier 3

ISP

local

Trang 45

Các tầng giao thức

Trang 46

Tổ chức của chuyến bay

Trang 47

airport intermediate air-trafficcontrol centers airportarrival

airplane routing airplane routing

ticket (complain) baggage (claim gates (unload) runway (land) airplane routing

ticket baggage gate takeoff/landing airplane routing

Phân tầng chức năng

của chuyến bay

Layers: Mỗi lớp thực hiện một dịch vụ

 Hoạt động xử lý qua chính lớp nội bộ của nó

 Phụ thuộc vào các dịch vụ mà lớp dưới cung cấp

Trang 48

Tại sao lại phân tầng?

Giải quyết với các hệ thống phức tạp:

 Cấu trúc rõ ràng cho phép định danh, quan hệ của

các phần hệ thống phức tạp

 Mô đun hóa để dễ bảo trì, nâng cấp hệ thống

 Sự thay đổi trong việc thực hiện dịch vụ của mỗi

tầng là trong suốt với phần còn lại của hệ thống

 Ví dụ: Sự thay đổi trong thủ tục “in gate” không

ảnh hưởng tới phần còn lại của hệ thống

 Có hạn chế của sự phân tầng ?

Trang 49

Ngăn xếp giao thức Internet

 Application: hỗ trợ các ứng dụng mạng

 IP, các giao thức dẫn đường

 Link: truyền dữ liệu giữa các thành

phần mạng láng giềng

 PPP, Ethernet

 Physical

applicationtransportnetworklinkphysical

Trang 50

application transport network link

link physical

Đóng gói

Trang 51

1.2 Network edge

1.3 Network core

mạch gói

1.8 Lịch sử

Trang 52

Độ trễ (Delay)

Trang 53

Độ trễ (Delay)

Trang 54

Độ trễ (Delay)

Trang 55

Độ trễ (Delay)

Trang 56

Độ trễ (Delay)

Trang 57

Độ trễ (Delay)

Trang 58

Độ trễ (Delay)

Trang 59

Độ trễ (Delay)

Trang 60

Độ mất gói tin (loss)

Trang 61

Băng thông (Bandwidth)

Trang 62

1.2 Network edge

1.3 Network core

mạch gói

Trang 63

Các tầng giao thức, các mô hình

dịch vụ

Trang 64

Mô hình tham khảo OSI

Trang 65

 Tầng 7: Tầng ứng dụng (Application

Layer).

 Đây là tầng trên cùng, cung cấp các ứng dụng

truy xuất đến các dịch vụ mạng

 Bao gồm các ứng dụng của người dùng, ví dụ

như các Web Browser (Netscape Navigator,

Internet Explorer )

Trang 66

 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 mày tính sẽ thống nhất với

nhau về một kiểu định dạng dữ liệu trung gian để

trao đổi thông tin giữa các máy tính

Trang 67

 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)

 Cung cấp cơ chế cho việc nhận biết tên và các

chức năng về bảo mật thông tin khi truyền qua

mạng

Trang 68

 Tầng 4: Tầng vận chuyển (Transport Layer)

 Tầng này đảm bảo truyền tải dữ liệu giữa các quá

trình

 Dữ liệu gửi 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 gửi

đi, cũng như tập hợp lại chúng khi nhận được

Trang 69

 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

Trang 70

 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

Trang 71

 Tầng 1: Tầng vật lý (Physical Layer)

 Điều khiển việc truyền tải thật sự các bit trên

đường truyền vật lý

 Nó định nghĩa các tín hiệu điện, trạng thái đường

truyền, phương pháp mã hóa dữ liệu, các loại đầu

nối được sử dụng

Định dạng
Số trang	75
Dung lượng	3,02 MB