Giáo trình mạng máy tính

Mạng chuyển gói Packet Passing Network  Thông tin truyền đi được chia thành các gói tin Packets  Các gói tin của hosts khác nhau cùng chia sẻ tài nguyên mạng  Mỗi gói tin sẽ sử

Tổng quan về mạng máy tính

Trình bày: Lưu Trùng Dương

Trung tâm Thông tin & Quản trị mạng

Đại Học Cần Thơ

Mục tiêu của bài học

Sinh viên hiểu được các vấn đề về:

Trạm chuyển điện báo

Trạm chuyển điện báo

Thông tin cần truyền Thông tin cần truyền

Thông tin cần truyền Thông tin cần truyền

Thông tin cần truyền Thông tin cần truyền

Mạng điện thoại

B

Mạng hướng đầu cuối

M¸y

M¸y chñ chñ (Host)

(Host)

® Çu cuèi (Dumb Terminal)

(Dumb Terminal)

Máy chủ (Host)

Thiết bị đầu cuối (Dumb Terminal)

Mạng máy tính

nối lại với nhau bằng một đường truyền vật lý theo một kiến trúc nào đó

Rìa của mạng (Network edge)

 Các “máy chủ/máy trạm”

thực thi các ứng dụng

mạng

 “Máy chủ/máy trạm” còn

được gọi là các End

Systems (điểm khởi đầu

Mô hình Peer-to-Peer

Thanh Lam Collections

Mỹ Tâm

Collections

Lam Trường Collections

Server: Chia sẻ bài hát mình có

Client: Truy cập bài hát của người khác mình

thích

Truy cập mạng (Access Network)

vào các Router ngoài

biên (Edge Router)

Mạng đường trục (Network core)

của các router

Mạng chuyển mạch

(Circuit switching network)

tận hiến giữa hai bên

Division Multi Access)

Division Multi Access)

Mạng chuyển mạch: FDMA và TDMA

FDM

Frequency

Time TDM

Frequency

4 users

Example:

Bài tập ví dụ (về nhà)

 Chúng ta phải mất thời gian bao lâu để gởi một tập tin có dung lượng 640,000 bits từ máy A tới máy B thông qua một mạng circuit- switched? Biết rằng:

• Tất cả các liên kiết (đường truyền) là 1.536 Mbps

24 slots/sec

mạch giữ A và B

Mạng chuyển gói

(Packet Passing Network)

 Thông tin truyền đi

được chia thành các gói

tin (Packets)

 Các gói tin của hosts

khác nhau cùng chia sẻ

tài nguyên mạng

 Mỗi gói tin sẽ sử dụng

toàn bộ băng thông của

liên kết khi nó được

link

So sánh chuyển mạch và chuyển gói

So sánh chuyển mạch và chuyển gói

• Thích hợp cho lượng lưu thông dữ liệu lớn nhờ cơ chế chia sẻ tài nguyên và không cần thiết lập cuộc

• Cần có cơ chế điều khiển tắt nghẽn và mất dữ liệu

• Khó đảm bảo băng thông cố định cho các ứng dụng Multimedia

N users

1 Mbps link

N users

1 Mbps link

Lợi ích của mạng

phần mềm, dữ liệu

việc vẫn có thể tiếp tục khi có hư hỏng xảy ra

bớt một số công đoạn, tránh lặp lại công việc…

phần cứng, phần mềm đắt tiền

Lợi ích của mạng

chương trình & dữ liệu được đặt trên các máy chủ

làm việc nhóm, văn phòng ảo, hội thảo qua mạng

truyền thống: IP telephone, email, IPTV,

Chat…

Các thành phần của mạng máy tính

Sinh viên hiểu được các vấn đề về:

• Theo kỹ thuật truyền tin

• Theo phạm vị địa lý

Phân loại mạng

Các thành phần của mạng

máy tính

Phân loại mạng máy tính

Theo kỹ thuật truyền tin

Mạng quảng bá

REPEATER

Mạng quảng bá

HUB

Phân loại mạng máy tính

Theo kỹ thuật truyền tin

cho gói tin ???

Phân loại mạng máy tính

Theo khoảng cách địa lý

Đường kính mạng Vị trí của các máy tính Loại mạng

1 m Trong một mét vuông Mạng khu vực cá nhân

1000 km Trong một châu lục

10000 km Cả hành tinh

Mạng cục bộ (LAN-Local Area Network)

• Mạng tuyến tính (Bus)

• Mạng hình sao (Star)

• Mạng hình vòng (Ring)

Mạng hình sao (Star)

• Các máy tính được nối vào một

thiết bị tập trung (Hub) thông qua

• Chi phí cao hơn so với Bus

• Không hoạt động nếu Hub bị

lỗi

Mạng diện rộng

(WAN – Wide Area Network)

(Store and Forward)

Phân loại mạng (hữu tuyến/vô tuyến) Mạng không dây (wireless Network)

Phân loại mạng

Mạng không dây (wireless Network)

Phân loại mạng

Liên mạng (Internetwork)

nhiều mạng lại với nhau (có thể không đồng nhất về phần cứng và phần mềm)

Các thành phần của mạng

máy tính

Kiến trúc phần mềm mạng

Các thành phần phần mềm mạng

hoạt động, được xây dựng dựa trên nền tảng của 03 khái niệm:

• Giao thức (Protocol): Mô tả cách thức hai thành

phần mạng giao tiếp trao đổi thông tin với nhau

• Dịch vụ (Services): Mô tả những gì mà một

thành phần mạng cung cấp cho các thành phần khác muốn giao tiếp với nó

• Giao diện (Interfaces): Mô tả cách mà một

khách hàng có thể sử dụng được các dịch vụ mạng và cách các dịch vụ có thể được truy cập đến

Kiến trúc thứ bậc của giao thức

 Để giảm độ phức tạp trong quá trình thiết kế và xây dựng, các hệ thống mạng được tổ chức thành một chồng (stack) các tầng (lớp) khác nhau, theo nguyên tắc:

• Tầng trên dựa vào tầng dưới (tầng trên sử dụng các

dịch vụ của tầng dưới)

• Hai tầng ngang cấp nhau, trên 02 đối tượng mạng, luôn thống nhất với nhau về cách thức (giao thức)

mà chúng sẽ trao đổi thông tin

• Giữa hai tầng liền kề tồn tại một giao diện

 Các hệ thống mạng khác nhau sẽ có số tầng, tên các tầng, chức năng của từng tầng…khác nhau

Kiến trúc thứ bậc của giao thức

Layer 5 Protocol Layer 5 Layer 5 Layer 4 Protocol Layer 4 Layer 4 Layer 3 Protocol Layer 3 Layer 3 Layer 2 Protocol Layer 2 Layer 2 Layer 1 Protocol Layer 1 Layer 1

Physical Medium

Host 1 Host 2

Interface Interface Interface Interface

Kiến trúc thứ bậc của giao thức

(12)

(8) (9) (10) (11)

Hệ thống thư tín quốc tế

Mô hình truyển tải tập tin 3 tầng

A : Tầng ứng dụng

B : Tầng quản lý thông điệp

C : Tầng vật lý

Dịch vụ mạng

 Dịch vụ định hướng nối kết (Connection-oriented):

• Vận hành theo mô hình của hệ thống điện thoại

• Trước khi trao đổi thông tin 02 bên phải tiến hành thiết lập nối kết

• Sau khi trao đổi dữ liệu song 02 bên phải tiến hành ngắt kết nối

 Dịch vụ không nối kết (Connectionless):

• Vận hành theo mô hình thư tín

• Dữ liệu trước khi được truyền đi được vào trong những gói tin (Packets)

• Trên các gói tin có thông tin về địa chỉ người gởi và địa chỉ người nhận

Các phép toán của dịch vụ

Hàm cơ bản Chức năng

LISTEN Nghe để chờ một yêu cầu nối kết gởi đến

CONNECT Yêu cầu thiết lập nối kết với bên muốn giao tiếp RECIEVE Chờ & nhận các thông điệp gởi đến

SEND Gởi thông điệp sang bên kia

Sự khác biệt giữa Dịch vụ & Giao thức

• Dịch vụ: là các thủ tục (phép toán) mà một tầng cung cấp cho tầng

phía trên của nó

• Giao thức: Tập hợp các qui tắc mô tả khuôn dạng, ý nghĩa của các gói

tin được trao đổi bởi hai thực thể

• Cùng một dịch vụ có thể được thực hiện bởi các giao thức khác nhau

MÔ HÌNH THAM KHẢO OSI

Trình bày: Lưu Trùng Dương Trung tâm Thông tin & Quản trị mạng

Đại Học Cần Thơ

Mô hình tham khảo OSI

(Open System Interconnection Model)

• Được thành lập vào năm 1947, ISO (International Standard Organization) là một tổ chức đa quốc gia hỗ trợ việc đưa ra các tiêu chuẩn quốc tế thuộc mọi lĩnh vực

• Để tạo thuận lợi cho việc kết nối và trao đổi thông tin giữa các máy tính với nhau: tổ chức tiêu chuẩn thế giới ISO đã đưa ra mô hình OSI

• Mô hình OSI dựa trên cách tiếp cận phân tầng

• Mỗi tầng đảm nhiệm một số chức năng cơ bản

• Mô hình OSI gồm 7 tầng

Mô hình tham khảo OSI

(Open System Interconnection Model)

Các tầng của mô hình OSI gồm:

 Tầng vật lý (Physical layer)

 Tầng liên kết dữ liệu (Data link layer)

 Tầng mạng (Network layer)

 Tầng vận chuyển (Transport layer)

 Tầng giao dịch (Session layer)

 Tầng trình bày (Presentation)

 Tầng ứng dụng (Application layer)

Mô hình tham khảo OSI

Interface 4/3

Application

Protocol

Mô hình tham khảo OSI

 Tầng vật lý (Physical layer)

• Đề cập đến việc truyền tải các bit thô (raw bit) trên một kênh truyền vật lý

• Định các chuẩn thiết kế liên quan đến:

• Mức điện thế: điện thế bao nhiêu là 1? Bao nhiêu

là 0?

• Phương pháp truyền tải

• Các kênh truyền vật lý, cấu trúc các đầu nối,

=> Bảo đảm khi bên gởi gởi bit “1” (“0”) thì bên nhận sẽ nhận bit “1” (“0”)

Mô hình tham khảo OSI

Tầng vật lý (Physical layer)

Mô hình tham khảo OSI

 Tầng liên kết dữ liệu (Data link layer)

• Đảm bảo truyền tải các khung dữ liệu (Frame) giữa hai máy tính có kết nối vật lý trực tiếp

• Thiết lập cơ chế phát hiện và xử lý lỗi

• Điều khiển luồng (Flow control)

• Giải quyết tranh chấp đường truyền

Mô hình tham khảo OSI

từ nguồn đến đích

Mô hình tham khảo OSI

 Tầng mạng (Network layer)

Mô hình tham khảo OSI

• Đảm bảo việc truyền toàn bộ thông điệp từ nguồn đến đích ( điểm nối điểm, end-to-end)

• Định địa chỉ dịch vụ

• Điều khiển kết nối

• Kiểm tra các gói tin truyền nhận: mất, trùng lắp

Mô hình tham khảo OSI

 Tầng giao dịch (Session layer)

• Quản lý các giao dịch: Cho phép các ứng dụng thiết lập,

sử dụng và xoá các kênh giao tiếp giữa chúng

• Đồng bộ hóa dữ liệu truyền, nhận bằng cách bổ sung các điểm kiểm tra trung gian

Ví dụ: một hệ thống gởi 1 file lớn 2000 trang, tầng giao dịch sẽ bổ sung các điểm kiểm tra mỗi 100 trang Nếu trong quá trình truyền có sự cố tại trang 523, thì hệ thống sẽ truyền lại từ ở trang 501

Mô hình tham khảo OSI

• Chuẩn hóa dữ liệu trao đổi giữa các hệ thống

thể trao đổi dữ liệu với nhau

• Việc mã hóa và nén thông tin (nếu có) cũng được thực hiện ở tầng nầy

Mô hình tham khảo OSI

Tóm tắt chức năng của các tầng

Mô hình tham khảo OSI

n+1 entity

n entity

n-SDU n-SAP

n+1 entity

n entity

 SAP = Service Access Point

 SDU = Service Data Unit

 PDU = Protocol Data Unit

 H=Header

n+1-PDU

Transport Session

Network Datalink Physical

Network Datalink Physical

Network Datalink Physical

Network Datalink Physical

Network Datalink Physical Datalink

Physical

Datalink Physical

Bưu điện Paris Trung tâm phân loại Paris

Sân bay

ở Paris

Sân bay Tân Sơn Nhất

Trung tâm phân loại TPHCM

Bưu điện Cần Thơ

Ví dụ về phân tầng

Ví dụ về phân tầng

 Tầng ứng dụng: viết/đọc lá thư

 Tầng trình bày: phiên dịch, bỏ thư gởi vào phong bì,

mở phong bì các thư nhận được

 Tầng giao dịch: tập hợp/phân phát thư của các văn phòng

 Tầng vận chuyển: vai trò của bộ phận văn thư

 Tầng mạng: vai trò của bưu điện hay của trung tâm phân loại thư

 Tầng vận chuyển: chuyển thư giữa hai nút kế cận

nhau

 Tầng vật lý: đường bộ, đường sắt, đường ô tô

Hệ điều hành mạng

Phisycal

Data-link Network Transport Session Presentation Application OSI

Phisycal

Lan Driver MAC

IP TCP UDP FTP, SMTP,

NFS UNIX

Phisycal

Lan Driver ODI-NDIS

IPX SPX

Named | NetBios

Pipe |

Netware Core Protocol Netware

Phisycal

Lan Driver NDIS

NETBEUI

NetBIOS SubEnv File I/O

NT

OSI vs TCP/IP

Tầng vật lý (Physical Layer)

Trình bày: Lưu Trùng Dương

Trung tâm Thông Tin & Quản trị mạng

Đại Học Cần Thơ

Nội dung

Mô hình truyền dữ liệu cơ bản

Số hóa dữ liệu

Trình bày: Lưu Trùng Dương

Trung tâm Thông Tin & Quản trị mạng

Đại Học Cần Thơ

Bộ mã hóa : Bộ điều khiển truyền thông

Bộ giải mã: Bộ điều khiển truyền thông

Truyền tải : Tín hiệu tuần tự hoặc tín hiệu số.

Truyền hình:

Hệ thống : truyền quảng bá

Bộ mã hóa : camera

Bộ giải mã : antenne + TV Truyền tải : Tín hiệu tuần tự hoặc tín hiệu số.

Mô hình số hóa dữ liệu

• Trong thực tế dữ liệu được thể hiện dưới dạng đa phương tiện

• Mỗi loại dữ liệu được mã hoá khác nhau -> kết quả cuối cùng: một chuỗi các số 0 và 1

• Việc mở rộng không được thống nhất

-> khó trao đổi thông tin

• Điển hình là ANSI (American Nation

Standards Institute)

 Mã EBCDIC (Extended

Binary-Coded Decimal Interchange Code):

chỉ được sử dụng trong các hệ

thống của IBM

Số hóa văn bản

 Bảng mã Unicode 16-bit (UTF-16)

• Ưu điểm: cho phép 65536 ký tự; tương thích với bộ mã

ASCII ở 128 ký tự đầu tiên (ASCII là tập con của Unicode)

• Khuyết điểm: hầu hết các máy tính vẫn còn dùng bộ

mã ASCII -> chỉ xử lý dữ liệu theo từng chuỗi 8-bit

 Các máy tính sẽ lầm lẫn khi xử lý các kí tự Unicode được mã hóa dưới dạng 16-bit (UTF-16)

Ví dụ: kí tự "a" dạng 16-bit sẽ được dịch thành HAI kí tự:

kí tự thứ nhất là NUL (00000000), và kí tự thứ hai là kí

tự ASCII "a" (01100001)

Số hóa văn bản

 Bảng mã Unicode 8-bit (UTF-8)

• Một kí tự Unicode sẽ được mã hóa thành một hay

nhiều chuỗi 8-bit để các hệ ASCII có thể nhận

diện

• Ðể tương thích với ASCII, 128 kí tự Unicode thuộc bảng mã ASCII được mã hóa thành một chuỗi 8-bit tương đương với giá trị nhị phân của mã

• Các kí tự Unicode có mã lớn hơn được mã hoá thành HAI hoặc BA chuỗi 8-bit (byte)

• Trong UTF-8, byte đầu tiên của một kí tự Unicode

sẽ chỉ định có bao nhiêu byte đi kèm theo dành cho

kí tự đó

Ảnh gốc Ảnh 1 độ phân giải Ảnh đã số hóa

Số hóa hình ảnh tĩnh

 Một điểm ảnh được mã hoá tuỳ theo chất lượng của ảnh:

• Ảnh đen trắng: sử dụng 1 bit để mã hoá một điểm ảnh

• Ảnh 256 màu (mức xám): sử dụng 8 bits / điểm ảnh

• Ảnh màu: là sự phối hợp của 03 màu cơ bản Đỏ (Red), xanh lá (Green), xanh dương (Blue), do đó 1 điểm ảnh được biểu diễn bởi: aR + bG +cB -> sử dụng 24 bit để

mã hoá

 Kích thước của ảnh màu thường lớn, vì thế chung ta cần

có các phương nén kích thước của các ảnh: GIF, JPEG

Số hóa âm thanh & phim ảnh

 Dữ liệu âm thanh và phim ảnh thuộc kiểu tuần tự

2 Lượng hóa: xác định một thang đo với giá trị là

lũy thừa của 2 và thực hiện việc lấy tương ứng

các số đo vào giá trị thanh đo

3.Số hóa: Mỗi một giá trị sau đó được mã hóa

thành các giá trị nhị phân và đặt vào trong các tập

tin

1 Lấy mẫu: Với tần số f, ta đo biên độ của tín

hiệu->có được một loạt các số đo

Bài tập về nhà

sử dụng thuật ngữ “Hình ảnh có độ nét X Megapixel”, thuật ngữ này có ý nghĩa gì?

1366x768 pixels có ý nghĩa gì?

Kênh truyền

Trình bày: Lưu Trùng Dương

Trung tâm Thông Tin & Quản trị mạng

Đại Học Cần Thơ

Kênh truyền hữu tuyến

• Cáp xoắn đôi (twisted pair)

CÁP ĐỒNG TRỤC

 Cáp đồng trục béo (Thick Coaxial cable –RG8/U)

• Trở kháng 50 

• Dùng trong chuẩn Ethernet 10-BASE5

• Dùng đầu nối AUI, BNC, T

• Chiều dài tối đa 500 m

• Tốc độ tối đa 10Mbps

 Cáp đồng trục gầy (Thin Coaxial cable - RG58/U)

• Trở kháng 50 

• Dùng trong chuẩn Ethernet 10-BASE2

• Dùng đầu nối AUI, BNC, T

• Chiều dài tối đa 185 m

• Tốc độ tối đa 10Mbps

 Dùng trong mô hình mạng tuyến tính, chi phí rẻ -> hiện nay ít sử dụng

CÁP ĐỒNG TRỤC

Lõi đồng

Vỏ cách điện Lưới

kim loại Vỏ nhựa

T-Connector

BNC

Cáp xoắn đôi (Twisted pair cable)

 UTP (Unshielded Twisted Pair): được sử dụng trong hệ thống mạng hình sao

 Sử dụng đầu nối RJ45

 Chiều dài tối đa: 100m

 Khả năng chống nhiễu kém, chỉ nên đi trong nhà

 Hiện nay được sử dụng phổ biết nhất trong mạng LAN

 Sử dụng trong các chuẩn Ethernet sau

• 10 BASE-T: Dùng UTP Cat 3,5, tốc độ tối đa 10Mbps

• 100 BASE-TX: Dùng UTP Cat 5 trở lên, tốc độ tối đa 100Mbps

• 1000 BASE-T: Dùng UTP Cat 5e trở lên, tốc độ tối đa 1000Mbps

CÁP XOẮN ĐÔI - UTP

CÁP XOẮN ĐÔI - UTP

Cách bấm dây UTP

Theo chuẩn EIA/TIA-568B (Bấm thẳng)

Cách bấm dây UTP

Theo chuẩn EIA/TIA-568B (Bấm chéo)

Pin 1 White/Orange Pin 1 White/Green

Pin 3 White/Green Pin 3 White/Orange

Pin 5 Blue/White Pin 5 White/Blue

Pin 7 White/Brown Pin 7 White/Brown