Bài giảng điện tử môn tin học: Truyền số liệu và Mạng máy tính nâng cao doc

1.1 Mô hình truyền thông đơn giảnCác nhiệm vụ chính của một hệ thống truyền thông: • Transmission System Utilization – Sử dụng một cách hiệu quả các phương tiện truyền thường được chia s

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Chương trình Cao học, môn học:

Truyền số liệu và Mạng máy tính nâng cao

Data Communications and Computer Networks

Lớp K13-T1 (45 tiết)

GVC TS Nguyễn Đình Việt

vietnd@vnu.edu.vn

Hà nội – 2007

Trang 2

Phần 2

Mạng máy tính nâng cao

Trang 4

1.1 Mô hình truyền thông đơn giản

• Source: sinh ra số liệu sẽ được truyền

• Transmitter: biến đổi số liệu thành các tín hiệu có thể truyền đi được

Trang 5

Các nhiệm vụ chính của một hệ thống truyền thông:

• Transmission System Utilization

– Sử dụng một cách hiệu quả các phương tiện truyền thường được chia sẻ giữa nhiều NSD trong hệ thống

– Có thể phải sử dụng các kỹ thuật điều khiển tắc nghẽn

Trang 6

… Các nhiệm vụ chính của một hệ thống truyền thông:

• Exchange Management: Bao gồm nhiều yêu cầu khác nhau đối với 2

bên truyền thông Thí dụ:

– Việc thiết lập kết nốI

– Thoả thuận về phương thức truyền (simplex, half-duplex, full-duplex)

– Lượng số liệu được phép cho mỗi lần truyền

– Phát hiện lỗi và sửa lỗi (Error detection and correction)

– Flow control

– v.v

Trang 7

Trang 8

• Security

– Đảm bảo cho người gửi rằng chỉ có người nhận thật sự mới nhận được số liệu

– Đảm bảo cho người nhận rằng:

• Số liệu đến không bị thay đổi

• Số liệu đến thực sự là từ người gửi mà người nhận mong đợi

Trang 9

1.2 Việc truyền số liệu

Mô hình truyền số liệu được đơn giản hoá

• Trên hình vẽ là thí dụ về truyền số liệu kiểu Text (email chẳng hạn)

• Bản tin m được một chương trình chạy trên Source biến đổi thành một dãy byte

Trang 10

1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu (Data Communication Networking)

• Trong thực thế thường không xảy ra việc hai thiết bị truyền thông với nhau được nối trực tiếp với nhau kiểu point-to-point, vì:

– Các thiết bị thường ở xa nhau

– Một số lượng lớn các thiết bị có thể cần số lượng đường truyền lớn đến mức

trên thực tế không thể thực hiện được

• Giải pháp: sử dụng mạng truyền thông

– Phân loại theo truyền thống: WANs và LANs

– Sự khác biệt giữa hai loại mạng này, cả về mặt công nghệ lẫn ứng dụng, những năm gần đây đang mờ dần, tuy nhiên việc thảo luận chúng riêng rẽ vẫn là việc

Trang 11

… 1.3 Kết nối mạng truyền thông số liệu

Trang 12

WAN (Wide Area Networks)

• Vùng địa lý rộng, gồm có một số nút chuyển mạch kết nối với nhau

• Các đường truyền thường đi qua các vùng đất công

• Ít nhất cũng phải dựa trên một phần của các đường truyền của các

hãng truyền thông công cộng.

• WAN thường sử dụng một trong các công nghệ:

Trang 13

Trang 14

Packet Switching

• Số liệu được chia thành các gói – packet để gửi đi

• Packets đi từ nút này đến nút khác hướng từ nguồn đến đích

• Thường được sử dụng cho việc truyền thông:

– terminal to computer, and

– computer to computer

Trang 15

Frame Relay

• Hệ thống packet switching có chi phí lớn để xử lý lỗi.

• Các hệ thống hiện đại tin cậy hơn trước nhiều

• Lỗi có thể được end system phát hiện và khắc phục

• Hầu hết các chi phí cho error control được loại bỏ

  Đặc điểm của Frame Relay:

– packet switching

– + đường truyền tốc độ cao + BER thấp

Trang 16

ATM = Cell relay

• Là sự tiến hoá từ frame relay và cả từ circuit switching.

– Packet switching + Chi phí thấp cho error control

– Cho phép sử dụng nhiều Virtual channel vớI data rate được cấp phát động

• Chiều dài packet (cell) cố định

• ATM được thiết kế có tốc độ10Mbps Gbps

Trang 17

ISDN - Integrated Services Digital Network

• Được thiết kế nhằm thay thế cho các hệ thống viễn thông công cộng (public telecom system); Có nhiều loại dịch vụ vận chuyển các loạI số liệu khác nhau; Hoàn toàn

Trang 18

Local Area Networks

• Phạm vi địa lý nhỏ

• Thường có 1 chủ sở hữu

• Tốc độ truyền số liệu cao hơn nhiều

• Thường là các hệ thống truyền kiểu broadcast

• Ngày nay, một số LAN là các hệ thống chuyển mạch và ATM

Trang 19

1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức

Sự cần thiết phải có giao thức:

• Được sử dụng cho việc truyền thông giữa các thực thể ở các hệ thống khác nhau.

• Các thực thể truyền thông với nhau phải “speak the same language”

Trang 20

Định nghĩa giao thức:

• Webster’s NewWorld Dictionary of Computer Terms Third Edition

Protocol: Set of rules or conventions governing the exchange of

information between computer systems.

• Dictionary of Computing: Information Processing, Personal Computing,

Telecommunications, Office Systems, IBM-specific Terms Eight Edition

Protocol: A set of semantic and syntactic rules that determines the

behavior of functional units in achieving communications.

 Giao thức là tập hợp các quy tắc và quy ước điều khiển việc trao đổi thông tin (truyền thông) giữa các hệ thống máy tính

Trang 21

– Khuôn dạng gói số liệu

– Phương thức trao đổi:

• hướng kết nối (connection-oriented)

• hoặc không kết nối (connectionless)

– Phương thức phát hiện và xử lý lỗi trong quá trình trao đổi số liệu

Trang 22

… 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức

Các thành phần chủ yếu của giao thức:

Trang 23

Protocol Architecture

• Nhiệm vụ truyền thông được chia nhỏ thành các module

• Thí dụ, việc truyền file có thể sử dụng 3 module:

– File transfer application

– Communication service module

– Network access module

Trang 24

Simplified File Transfer Architecture

Trang 25

Mô hình 3 lớp (Three Layer Model)

• Network Access Layer

• Transport Layer

• Application Layer

Trang 26

Network Access Layer

• Trao đổi số liệu giữa computer và network

• Máy gửi phải cung cấp địa chỉ của máy nhận

• Máy gửi có thể phải sử dụng các dịch vụ của mạng

• Phần mềm cụ thể được sử dụng ở lớp này phụ thuộc vào loại mạng

được sử dụng (LAN, packet switched etc.)

Trang 27

Transport Layer

• Trao đổi số liệu tin cậy (thí dụ: không lỗi, đúng thứ tự)

• Độc lập với mạng được sử dụng

• Độc lập với ứng dụng

Trang 28

Application Layer

• Hỗ trợ các ứng dụng khác nhau của NSD

• Thí dụ: e-mail, file transfer

Trang 29

Addressing Requirements: Mỗi thực thể trong toàn bộ hệ thống phải có

một địa chỉ duy nhất Thực tế cần đến 2 mức đánh địa chỉ:

• Mỗi máy tính cần một địa địa chỉ mạng duy nhất

• Mỗi chương trình ứng dụng trên một multi-tasking computer cần 1 địa chỉ

duy nhất trong máy tính đó:

– SAP - the Service Access Point

Trang 30

Protocols in Simplified Architecture

Trang 31

Protocol Data Units (PDU)

• Tại mỗi lớp đều sử dụng các giao thức để truyền thông

• Tại mỗi lớp đều cần bổ sung thông tin điều khiển vào số liệu của NSD

• Lớp Transport có thể phân mảnh số liệu của NSD

• Mỗi mảnh được bổ sung một header

– Địa chỉ SAP tại đích (Destination SAP)

– Số thứ tự gói tin (Sequence number)

– Mã phát hiện lỗi (Error detection code)

• Data + header  TPDU (Transport PDU)

Trang 32

Network PDU

• Network Access Protocol bổ sung network header vào TPDU, có thể gồm:

– network address của máy đích

– các yêu cầu ưu tiên (Facilities requests)

Trang 33

Operation of a Protocol Architecture

Trang 34

Kiến trúc của bộ giao thức TCP/IP

• Được DARPA (Defense Advanced Research Project Agency) phát

triển cho mạng chuyển mạch góiARPANET

• Được sử dụng trong Internet

• Không có mô hình chính thức, nhưng là bộ giao thức đang được sử

Trang 35

Physical Layer

• Giao diện vật lý giữa thiết bị truyền số liệu (e.g computer) và môi trường truyền

hoặc mạng

• Giải quyết các vấn đề liên quan đến

– Đặc tính của môi trường truyền

– Bản chất của tín hiệu

– Mức tín hiệu

– Tốc độ truyền tín hiệu

– v.v.

Trang 36

Network Access Layer

• Giải quyết các vấn đề liên quan đến việc trao đổi số liệu giữa end system và network

• Máy gửi cần cung cấp cho mạng địa chỉ của máy đích

• Máy gửi cần sử dụng các dịch vụ của mạng, thí dụ quyền ưu tiên

Trang 37

Internet Layer (IP)

• Hai end systems cần truyền thông cho nhau có thể được nối với 2 mạng khác nhau

 cần các chức năng Routing để gửi các gói tin qua nhiều mạng, từ nguồn đến đích

• Giao thức IP được thực hiện trên các hệ thống cuối (end systems) và cả trên các

routers

Trang 38

Transport Layer (TCP)

• Đảm bảo việc trao đổi số liệu tin cậy

• Đúng thứ tự

• + một số chức năng khác nữa

Trang 39

Application Layer

• Hỗ trợ cho các ứng dụng khác nhau của NSD

• Mỗi ứng dụng cụ thể, thí dụ: http, SMPT , v.v được một module của tầng này hỗ trợ

Trang 40

Trang 41

OSI (ISO OSI) Model

• OSI = Open Systems Interconnection

• Được phát triển bởi:

ISO = International Organization for Standardization

• OSI là mô hình lý thuyết, ra đời quá muộn !

• TCP/IP ra đời sau, là một “de facto standard”

Trang 42

… 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức: Mô hình OSI

Application Tạo ra giao diện thuận tiện giữa NSD và môi trường truyền tin; cung cấp các dịch vụ hỗ trợ cho các ứng dụng (kiểu phân tán) không thuộc mô hình OSI: email, ftp, www

Presentation

Giải quyết các vấn đề liên quan đến cú pháp và ngữ nghĩa của thông tin được truyền  các máy tính sử dụng các biểu diễn dữ liệu khác nhau có thể truyền thông với nhau Tầng này cũng thực hiện các dịch vụ như nén hoặc mã hoá dữ liệu

Session

Tổ chức và đồng bộ việc trao đổi dữ liệu giữa các tiến trình ứng dụng, cho phép NSD trên các máy khác nhau thiết lập, duy trì, huỷ bỏ, đồng bộ phiên truyền thông giữa họ, đăng nhập từ xa vào những hệ thống chia sẻ thời gian

Transport Cung cấp dịch vụ vận chuyển số liệu tin cậy giữa các end-point; kiểm soát lỗi và điều khiển lưu lượng kiểu end-to-end; thực hiện ghép kênh và phân kênh

Network

Routing, giao tiếp giữa các mạng, congestion control Trong đó routing là vấn đề quan trọng nhất.

 Cung cấp dịch vụ truyền số liệu độc lập với các công nghệ mạng.

Data Link Thiết lập, duy trì, huỷ bỏ các liên kết dữ liệu, kiểm soát lỗi truyền, điều khiển lưu lượng, điều khiển truy cập môi trường truyền thông.

Trang 43

… 1.4 Giao thức và Kiến trúc giao thức: OSI vs TCP/IP

Trang 44

1.5 Các chuẩn (Standards)

• Nền công nghiệp truyền thông đòi hỏi phải có các chuẩn để cho các thiết

bị có thể truyền thông với nhau

• Ưu điểm của việc đặt ra các chuẩn

– Đảm bảo cho các thiết bị và phần mềm có một thị trường lớn

– Đảm bảo cho các sản phẩm của các nhà cung cấp khác nhau có thể truyền thông với nhau

• Nhược điểm

– Làm đông cứng công nghệ (Freeze technology)

– Có thể có nhiều chuẩn cho cùng một loại sản phẩm

Trang 46

Internet Society (= ISOC)

• Tổ chức tự nguyện, các thành viên chuyên nghiệp, giám sát một số ban (board) và nhóm đặc nhiệm (Task force) liên quan đến việc phát triển và chuẩn hoá Internet

(các giao thức thuộc bộ giao thức TCP/IP)

• Ba cơ quan thuộc Internet Sciety

– IAB (Internet Architecture Board): có nhiệm vụ định nghĩa kiến trúc tổng thể của

Internet; đưa ra các hướng dẫn và định hướng cho đội đặc nhiệm IETF.

– IETF (Internet Engineering Task Force) / Working Group: là đội đặc nhiệm về công

nghệ giao thức và phát triển giao thức.

– IESG (Internet Engineering Steering Group): quản lý về mặt kỹ thuật các hoạt động của IETF và quá trình làm các chuẩn Internet.

Trang 47

Internet Society (= ISOC)

• IETF

– Có các nhóm (working group) phát triển các chuẩn và các giao thức mới

– Trong quá trình làm việc, các nhóm có thể đưa ra “Internet Draft” vào online directory Sau

6 tháng nếu được IESG chấp thuận, “Internet Draft” được công bố  RFC Ngược lại, phải rút khỏi directory.

• IESG quyết định RFC nào được trở thành chuẩn Internet, theo các tiêu chí:

– Be stable and well understood

– Be technically competent (khá về mặt kỹ thuật)

– Have multiple, independent, and interoperable implementations with substantial operational experience

– Enjoy significant public support

– Be recognizably useful in some or all parts of the Internet

Trang 48

Q&A

Tiêu đề	Truyền Số Liệu Và Mạng Máy Tính Nâng Cao
Người hướng dẫn	GVC. TS. Nguyễn Đình Việt
Trường học	Đại Học Quốc Gia Hà Nội
Chuyên ngành	Công Nghệ Thông Tin
Thể loại	Bài giảng
Năm xuất bản	2007
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	48
Dung lượng	477,5 KB