Public cuối kì nhập môn mạng máy tính k15 21 22

1.02 Mạng biên Chức năng của host end-system: Nhận data từ tầng ứng dụng application rồi chia nhỏ thành các packets, chiều dài là L bits Truyền packet trong mạng với tốc độ truyền R T

NHẬP MÔN MẠNG MÁY TÍNH

BHT Đoàn khoa MMT&TT – Training cuối kì I

TẦNG ỨNG DỤNG (APPLICATION)

TẦNG VẬN CHUYỂN (TRANSPORT)

TẦNG MẠNG (NETWORK) TẦNG LIÊN KẾT (DATA LINK)

Bonus: Giải đề

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

Độ trễ, thông lượng trong mạng

0 4

NỘI DUNG

1.01 Internet là gì ?

Tập hợp các máy tính kết nối với nhau dựa trên một kiến

trúc nào đó để có thể trao đổi dữ liệu

Máy tính: máy trạm, máy chủ, thiết bị mạng

Kết nối bằng một phương tiện truyền thông: cáp mạng, cáp quang,

radio, vệ tinh

Tốc độ truyền: băng thôngTheo một kiến trúc mạng nhất định

1.01 Internet là gì ?

Mạng của các mạng: Các nhà cung cấp dịch vụ mạng (ISPs/

Internet Service Providers) được kết nối với nhau

Các giao thức điều khiển, nhận thông tin: TCP, HTTP, Skype,

…

Các chuẩn Internet: RFC (Request for comments), IETF (Internet Engineering

Task Force

Cơ sở hạ tầng cung cấp dịch vụ cho các ứng dụng: Web,

VoIP, email, games, thương mại điện tử, mạng xã hội,…

Nay cúp

1.02 Mạng biên

Mạng biên (network edge):

Nút mạng đầu cuối (end-system,

host): PC, điện thoại, máy chủ,

máy tính nhúng

Mạng truy cập (access network):

đường truyền, thiết bị kết nối (router,

switch, hub,…)

1.02 Mạng biên

Chức năng của host (end-system):

Nhận data từ tầng ứng dụng (application) rồi chia nhỏ thành các

packets, chiều dài là L bits

Truyền packet trong mạng với tốc độ truyền R

Tốc độ truyền của đường link, còn được gọi là khả năng/công suất

của đường link, còn được gọi là băng thông của đường link

Độ trễ truyền gói

(packet) =

Chiều dài gói (bits)

Băng thông đường link (bps)

L R

=

1.03 Mạng lõi

Chuyển mạch gói

Host chia nhỏ dữ liệu từ tầng ứng dụng thành các packet

Chuyển tiếp các gói từ bộ định tuyến này đến bộ định tuyến tiếp theo

trên đường đi từ nguồn tới đích

Mỗi packet được truyền với công suất lớn nhất của đường truyền

1.03 Mạng lõi

Độ trễ hang đợi, sự mất mát: nếu tốc độ đến của đường link cao hơn tốc độ

truyền của đường link trong 1 khoảng thời gian

Các packet sẽ xếp hàng và đợi được truyền tải tạo ra độ trễ hàng

đợi

Các packet có thể bị bỏ (mất) nếu bộ nhớ hàng đợi (bộ nhớ đệm)

đầy

1.03 Mạng lõi

Chuyển mạch kênh: 2 điểm đầu

cuối muốn trao đổi thông tin sẽ

thiết lập 1 kênh truyền riêng

(circuit) với băng thông được cấp

phát dành riêng cho cả 2 cho tới

khi truyền tin kết thúc

Kênh không được chia sẽ

nên sẽ rảnh rỗi lúc không

truyền tin

1.03 Mạng lõi

Ghép kênh theo thời gian (TDM): mỗi kết nối sử dụng tài

nguyên trong thời gian được phân

Ghép kênh theo tần

số (FDM): mỗi kết nối sử dụng 1 băng tần tín hiệu riêng

Ghép kênh: gửi dữ liệu của nhiều kênh khác nhau trên một đường

truyền vật lý

Phân kênh: phân dữ liệu được truyền trên đường truyền vật lý vào các

kênh tương ứng và chuyền cho đúng đích

Băng thông được sử dụng tốt hơn

do không bị giới hạn trên 1 kênh riêng

Lỗi đường truyền không làm chậm trễ do có nhiều đường truyền khác

nhau

Nhiều người có thể sử dụng chung một đường truyền

Thời gian thiết lập kênh truyền quá lâu

1.03 Mạng lõi

Kiến trúc của Internet là mạng của các mạng

1.03 Mạng lõi

ISP : Internet Service Provider IXP : Internet Exchange Point Regional net : Mạng khu

vực

1.04 Độ trễ, thông lượng trong mạng

4 nguồn gây ra chậm trễ gói tin

dproc: xử lý tại nút

Kiểm tra các bits lỗi

Xác định đường ra

Thông thường < ms

dprop: trễ do lan truyền

d: độ dài đường truyền vật lý

1.04 Độ trễ, thông lượng trong mạng

Cường độ lưu thông = La/R

R: băng thông đường link (bps)

a: tỷ lệ trung bình gói tin đến

L: chiều dài gói tin (bits)

La/R ~ 0 : trễ trung bình nhỏ

La/R -> 1 : trễ trung bình lớn

La/R > 1 : vượt quá khả năng phục vụ, trễ vô hạn

1.04 Độ trễ, thông lượng trong mạng

Thông lượng: tốc độ(bits/time unit) mà các bit được truyền giữa người gởi và

nhận

Tức thời: tốc độ tại 1 thời điểm

Trung bình: tốc độ trong khoảng thời gian

Đường link nút cổ chai : đường link trên con đường từ điểm cuối này đến điểm

cuối kia hạn chế thông lượng từ điểm cuối này đến điểm cuối kia

1.04 Độ trễ, thông lượng trong mạng

Thông lượng điểm cuối-cuối cho

mỗi kết nối: (10 kết nối)

min(Rc,Rs,R/10)

Trong thực tế: Rc hoặc Rs thường

bị thắt nút cổ chai

1.05 Các lớp giao thức

Application: hỗ trợ các ứng dụng mạng

FTP, SMTP, HTTP,…

Transport: chuyển dữ liệu từ tiến trình này đến

tiến trình kia (process-process)

TCP, UDP,…

Network: định tuyến những gói dữ liệu từ nguồn

tới đích

IP, các giao thức định tuyến,…

Link: chuyển dữ liệu giữa các thành phần mạng

lân cận

Ethernet, 802.111 (WiFi), PPP,…

Physical: bits “trên đường dây”

1.05 Các lớp giao thức

Mô hình ISO/OSI

presentation: cho phép các ứng dụng giải thích ý

nghĩa của dữ liệu, ví dụ mã hóa, nén, những quy ước

chuyên biệt

session: sự đồng bộ hóa, khả năng chịu

lỗi, phục hồi sự trao đổi dữ liệu

0 6

DNS

0 5

Email

0 4

NỘI DUNG

2.01 Các nguyên lý của các ứng dụng mạng

Cấu trúc có thể của các ứng dụng

Server

2.01 Các nguyên lý của các ứng dụng mạng

Socket: điểm truy cập dịch vụ của tầng giao vận (transport)

Các tiến trình ứng dụng sử dụng socket gọi dịch vụ

của tầng giao vận để trao đổi thông điệp

2.01 Các nguyên lý của các ứng dụng mạng

Muốn truy cập dịch vụ phải có định danh (indentifier)

Định danh bao gồm địa chỉ IP và số cổng (port numbers) được liên kết với tiến trình trên host

VD: tiến trình web server trên máy chủ của SoICT có định danh

202.191.56.65:80

2.02 Web và HTTP

HTTP: Hypertext Transfer Protocol

Là giao thức web của tầng application

Mô hình client/server

client: trình duyệt yêu cầu, nhận (dùng

giao thức HTTP) và “hiện thị” các đối tượng

Web

server: Web server gởi (dùng giao thức

HTTP) các đối tượng để đáp ứng yêu cầu

RTT: Round Trip Time

Thời gian để cho một gói tin nhỏ đi từ

client đến server và quay ngược lại

2.02 Web và HTTP

Các kết nối HTTP

HTTP bền vữngHTTP không bền vững

HTTP/1.1 HTTP/2.0HTTP/1.0

Chỉ tối đa một đối tượng được

gửi qua kết nối TCP

HTTP/1.0

Các phương thức: GET, POST,

HEAD

Client gởi request liên tục đến các đối tượng

Bền vững

Bền vững

có

Nhiều đối tượng có thể được gởi

qua một kết nối TCP

Các phương thức: GET, POST,

HEAD, PUT, DELETE

HTTP/

2.0

Pipelining:

1RTT cho việc kết nối

1RTT cho tất cả đối tượng (không cần kết nối lại)

HTTP không bền vững:

2RTT cho mỗi đối tượng 1RTT cho việc kết nối 1RTT cho đối tượng

Thời gian đáp ứng HTTP:

Set-Cookie: key = value; options;

Trình duyệt lưu cookie

Trình duyệt gửi HTTP

Request tiếp theo với

Thỏa mãn yêu cầu của client không

cần liên quan đến server

Giảm thời gian đáp ứng yêu cầu và

giảm tải cho client

Giảm lưu lượng trên đường liên kết truy

cập ra Internet

2.03 FTP

FTP: giao thức truyền file

Truyền file đến/từ host từ xa

Còn gọi là “mail reader”

Soạn thảo, sửa đổi, đọc các thông điệp

Hàng thông điệp (message queue) của

các thông điệp mail ra ngoài (chuẩn bị

gửi)

Giao thức SMTP gửi thư giữa các mail

server và giữa user agents và mail server

2.04 Email

Các giao thức truy cập mail từ server của người

nhận

POP : Post Office Protocol [RFC 1939]

Đăng nhập vào lấy hết thư từ mail server về client

IMAP : Internet Mail Access Protocol [RF 1730]

Phức tạp hơn POP

Cho phép lưu trữ và xử lý thư trên máy chủ

HTTP : Gmail, Yahoo, Outlook,…

2.04 Email

Mặc định thì POP sau khi tải email về máy

tính cục và sẽ xóa các email đó khỏi server Về cơ bản email người dùng chỉ copy vẫn được lưu trên servermột bản lưu tạm trên ,

Tiết kiệm không gian lưu trữ trên thiết bị cục bộ.

DNS: Domain Name System

Hệ thống phân giải tên miền

Dịch tên host

ra địa chỉ IP

Bí danh host Bí danh mail server Phân phối tải

2.05 DNS

Cơ sở dữ liệu phân cấp, phân tán

client muốn địa chỉ IP của www.amazon.com:

client truy vấn server gốc (root) để tìm

DNS server com

client truy vấn DNS server com tìm DNS

server amazon.com

client truy vấn DNS server amazon.com

để lấy địa chỉ IP của www.amazon.com

2.05 DNS

DNS record là bản ghi nằm trong DNS servers cung cấp thông tin về cơ sở dữ liệu DNS, cho biết các tên miền, địa chỉ IP gắn với tên miền và cách xử lý các yêu cầu với tên miền đó

Type A : giúp trỏ tên miền (domain) của website tới một địa chỉ IP cụ thể

VD:[Tên miền] IN A [địa chỉ IP của máy]

Type CNAME: là một bản ghi DNS record quy định một tên miền là bí danh của

một tên miền chính khác

VD: [Tên bí danh] IN CNAME [tên miền chính]

Type MX: một DNS record giúp xác định mail server mà email sẽ được gửi tới

VD: [Tên miền chính] IN MX [độ ưu tiên] [mail server]

Type NS: là một loại DNS record giúp xác định thông tin của một tên miền cụ thể được khai báo và quản lý trên máy chủ nào

VD: [Tên miền] IN NS [tên máy chủ tên miền]

2.06 Lập trình Socket với UDP và TCP

Socket: (phần 2.01)

một cánh cửa giữa tiến trình ứng dụng và giao thức transport end-end

Hai loại socket cho 2 dịch vụ transport

UDP (User Datagram Protocol)

TCP (Transmission Control

Protocol)

2.06 Lập trình Socket với UDP và TCP

Lập trình socket với UDP

UDP (User Datagram Protocol)

Không “kết nối” giữa client và server

2.06 Lập trình Socket với UDP và TCP

Lập trình socket với TCP

TCP (Transmission Control Protocol)

Có kết nối giữa client và server

CHƯƠNG 3: TẦNG VẬN CHUYỂN

Các dịch vụ của Tầng Vận Chuyển

0 1

Multiplexing và Demultiplexing

0 2

UDP: Giao thức không kết nối

0 3

TCP điều khiển tắc nghẽn

0 6

TCP: Giao thức hướng kết nối

0 5

Nguyên lý truyền tin tin cậy

0 4

NỘI DUNG

Các dịch vụ tầng vận chuyển

Tầng vận chuyển cung cấp cho chúng ta:

• Các kênh truyền logic giữa các tiến trình đang chạy trên các

host khác nhau

• Các giao thức chạy trên trên hệ thống đầu cuối

• Phía gửi: Có chức năng chia nhỏ dữ liệu thành các segment

nhỏ hơn và gửi cho tầng Mạng

• Phía nhận: Tái kết hợp các segment và gửi dữ liệu cho tầng

trên

• Có nhiều hơn một giao thức sử dụng ở tầng transport

Tuy nhiên phổ biến nhất: UDP và TCP

Các giao thức:

• Tin cậy, truyền theo thứ tự (TCP):

• Điều khiển tắc nghẽn

• Điều khiển luồng

• Thiết lập kết nối (Hướng kết nối)

• Không tin cậy, không truyền theo thứ tự (UDP):

• Hoạt động theo cơ chế “best effort”

• Không rườm rà

Các giao thức sẽ không đảm bảo:

• Băng thông tối đa

• Độ trễ

Các dịch vụ tầng vận chuyển

UDP là giao thức:

A Hướng kết nối

B Tin cậy, truyền theo thứ tự

C Hoạt động theo cơ chế “best effort”

Các dịch vụ tầng vận chuyển

Multiplexing và Demultiplexing

sockettransport

application

physical link network

P2 P1

transport application

physical link network

P4

transport application

physical link network

P3

đúng socket

Multiplexing và Demultiplexing

Demultiplexing hoạt động như thế nào ?

Số port nguồn Số port đích

32 bits

application data (payload)

other header fields

Sử dụng thông tin trong Header để đưa vào đúng socket

Multiplexing và Demultiplexing

Nguyên lý:

• Trong IP datagram : Có ip nguồn và đích

• Trong một ip datagram mang một segment tầng vận chuyển

• Trong segment có chứa port nguồn và đích

Host nhận các gói dữ liệu ip datagram Host sử dụng địa chỉ ip và số port để đưa vào socket thích hợp

Multiplexing và Demultiplexing

Demultiplexing không kết nối (UDP)

Tạo Socket: Cần 1 yếu tố Số port đích, IP đích

Đưa datagram vào đúng socket Địa chỉ Số port đích IP đích

Gói tin IP/UDP có cùng số port đích, nhưng khác địa

Khi host nhận được một segment

Kiểm tra số port đích

Đưa segment vào đúng socket có

số port

đấy

Multiplexing và Demultiplexing

Ví dụ về Demultiplexing không kết

nối:

Multiplexing và Demultiplexing

Demultiplexing hướng kết nối (TCP)

đích

Khi host nhận được một segment

Kiểm tra 4 yếu tố

Đưa segment vào đúng socket

Multiplexing và Demultiplexing

Ví dụ về Demultiplexing hướng kết

nối :

3 gói tin, có cùng số port đích: 80 Nhưng

được đưa vào 3 socket khác nhau

Multiplexing và Demultiplexing

Tổng kết:

• Demultiplexing không kết nối: Cần một yếu tố là số port đích

để đưa vào đúng socket

• Demultiplexing hướng kết nối: Cần xác định cả 4 yếu tố để

đưa vào đúng socket

UDP: Giao thức không kết nối

Giao thức đơn giản

Hoạt động theo cơ chế “best effort”

Các segment được gửi bởi UDP có thể:

• Mất gói

• Loạn thứ tự

Vì UDP không tạo kết nối (Có thể gây ra trễ do RTT)

Đơn giản

Kích thước Header nhỏ (8 bytes)

Không có điều khiển tắc nghẽn

• Hoạt động bất chấp tắc nghẽn

Vậy tại sao lại cần UDP

UDP: Giao thức không kết nối

UDP được sử dụng trong các ứng dụng không yêu cầu độ tin cậy cao.

Video Liên lạc âm

UDP: Giao thức không kết nối

source port # dest port #

32 bits

application data (payload)

Trường length, tính bằng byte, tính cả

header

Internet checksum: Ví dụ

Tổng mớichecksumBit bị dư

Internet checksum: Lỗ hỏng lớn

1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1

Ví dụ: Cộng 2 số nguyên 16 bits

Tổng mớichecksum

không bị thay đổi

UDP: Giao thức không kết nối

68

UDP: Giao thức không kết nối

Tổng kết:

Điểm trừ của UDP:

• Giao thức “best effort”: Mất gói, loạn thứ tự

• “Best effort”: Gửi và cầu nguyện

Điểm cộng của UDP:

• Không có quá trình thiết lập kết nối (không bị trễ do RTT)

• Hoạt động bất chấp tình hình mạng (nghẽn, quá tải)

Nguyên lý truyền tin tin cậy

Tiến trình gửi

data

Tiến trình nhận

data

kênh tin cậy

application transport

Truyền tin cậy mong muốn

Gửi bằng một giao thức tin cậy (reliable protocol) Qua một kênh truyền tin cậy (reliable channel)

Nguyên lý truyền tin tin cậy

Tiến trình gửi

data

Tiến trình nhận

data

application

transport

Truyền tin cậy thực tế

Kênh không tin cậy

Có giao thức truyền tin cậy

Nhưng kênh truyền không tin cậy

Nguyên lý truyền tin tin cậy

RDT 1.0

• Giả định: Kênh truyền hoàn hảo, không lỗi bit, không

mất gói

• Cực kì đơn giản

Wait for call from above

sndpkt = make_pkt(data, checksum) udt_send(sndpkt)

udt_send(sndpkt )

rdt_rcv(rcvpkt) &&

isNAK(rcvpkt) Wait for

ACK or NAK

Wait for call from below

rdt_send(data)

udt_send(NAK) rdt_rcv(rcvpkt) && corrupt(rcvpkt)

extract(rcvpkt,data) deliver_data(data) udt_send(ACK) rdt_rcv(rcvpkt) && notcorrupt(rcvpkt)

Nguyên lý truyền tin tin cậy

RDT 2.1 Sender

Giả thiết: Mất ACK, NAK

Khắc phục: Thêm số thứ tự (sequence

number/seq#)

Nguyên lý truyền tin tin cậy

RDT 2.2 Sender

Giả thiết: Mất ACK, NAK

Khắc phục: Bỏ NAK (đơn giản hơn)

Nguyên lý truyền tin tin cậy

RDT 2.2 Receiver

Giả thiết: Mất ACK, NAK

Khắc phục: Bỏ NAK (đơn giản hơn)

Nguyên lý truyền tin tin cậy

RDT 3.0

Giả thiết: Mất gói tin

Khắc phục: Sử dụng timer, báo timeout khi

mất gói

Nguyên lý truyền tin tin cậy

Giả định

- Không lỗi bit

- Không mất

gói

Lỗi bit  (Không mất gói)

Lỗi ACK, NAK Lỗi ACK, NAK Mất gói tin

Phiên bản 1.0 2.0 2.1 2.2 3.0

Cải tiến   -ChecksumACK, NAK Sequence Number Bỏ NAK Timeout

Tóm tắt các phiên bản RDT

RDT là loại giao thức stop and wait:

• Tính tối ưu không cao

• Phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng

Nguyên lý truyền tin tin cậy

RDT: Một ví dụ về xác định trạng thái

Cho mô hình sender, receiver dưới đây Xác định trạng thái của

sender, receiver, số seq# và ACK# tại các thời điểm Sử dụng rdt

Nguyên lý truyền tin tin cậy

Go Back N: Bên gửi

Cho phép gửi nhiều gói tin cùng lúc mà không cần chờ ACK:

• ACK tích lũy : Nhận được ACK có stt cao nhất là được

• Định thời gian cho gói tin được gửi

• Gửi lại tất cả từ gói bị mất