Bài giảng môn mạng máy tính cơ bản

• Các host nối với nhau theo vòng tròn • Dữ liệu truyền đi theo chiều nhất định... • Các host nối với nhau theo hai vòng tròn • Dữ liệu truyền theo hai chiều khác nhau... Các kiểu mạng m

Mạng máy tính là gì ?

Mạng máy tính (Computer Network)

Số nhị phân

Bit và Byte

• Bit là số nhị phân, có giá trị 0 hoặc 1

• Nhóm 8 bit gọi là byte

1024 B = 1 KB

1024 KB = 1 MB

1024 MB = 1 GB

Mạng LAN ( Local Area Network)

• Hoạt động trong miền địa lý giới hạn

• Điều khiển độc lập

• Kết nối liên tục đến các dịch vụ cục bộ

WAN (Wide Area Network)

• Hoạt động trên miền địa lý rộng

• Kết nối liên tục hoặc gián đoạn

• Kết nối các mạng LAN

MAN (Metropolitan Area )

• Kết nối các máy tính trong phạm một thành phố

GAN (Global Area Network)

• Kết nối máy tính từ các châu lục

• Thông thường được thực hiện thông qua vệting và cáp quang

Băng thông (Bandwidth)

• Đại lượng đo lường lượng thông tin chạy từnơi này sang nơi khác trong một khoản thờigian

• Đơn vị : Mbps, Gbps

www.speedtest.net,www.dslreports.com/speedtest,www.broadbandspeedtest.net/intro.asp,http://reviews.cnet.com/internet-speed-test/,

www.bandwidthplace.com/,

Kiến trúc mạng

• Dùng một phân đoạn đường trục

• Tất cả các host đều nối vào đó

• Tất cả các host nối vào một điểm trung tâm

• Các host nối với nhau theo vòng tròn

• Dữ liệu truyền đi theo chiều nhất định

• Các host nối với nhau theo hai vòng tròn

• Dữ liệu truyền theo hai chiều khác nhau

• Các máy tính được nối với nhau

• Một máy này có thể truyền thông trực tiếp vớimáy kia

Unicast

Anycast

Multicast

Broadcast

Các kiểu mạng máy tính

• Có 2 kiểu mạng :

Server-Client :mỗi máy tính là client hoặcserver; client yêu cầu dịch vụ của server, server phục vụ các yêu cầu từ client

Peer-to-peer : một máy tính vừa có thể làclient, vừa là server

Mỗi máy tính là client hoặc server; client yêucầu dịch vụ của server, server phục vụ các yêucầu từ client

Server thường là máy tính có cấu hình mạnh

Tùy theo chức năng, server có nhiều loại

 Mail server

 File server

 …

Server-Client

 một máy tính vừa có thể là client, vừa là

server

 Không có kho lưu trữ tập trung

 Tài nguyên được phân bố trên toàn mạng

 Mỗi người sử dụng chịu trách nhiệm chia sẻ

và quản lý tài nguyên của mình

Peer-to-Peer

MÔ HÌNH OSI

Tại sao phải phân lớp ?

 Giảm sự phức tạp

 Chuẩn hóa

 Đẩ y mạnh sự phát triển

 Dễ học dễ hiểu

Mô hình OSI

Truyền dữ liệu dưới dạng các bit

Mô hình OSI ( tiếp )

Xác định việc truy cập

đến các thiết bị, dữ liệu dạng frame

Mô hình OSI ( tiếp )

Định tuyến, xác định

đường truyền tối ưu,

dữ liệu dạng packet

Mô hình OSI ( tiếp )

Đảm bảo truyền dữ liệu giữa hai hệ thống, dữ liệu dạng segment

Mô hình OSI ( tiếp )

Thiếp lập, quản lý,

đóng kết nối

Mô hình OSI ( tiếp )

Định dạng dữ liệu, mã hóa, nén

Mô hình OSI ( tiếp )

Cung cấp các dịch vụ mạng của ứng dụng

Quá trình đóng gói dữ liệu tại máy gửi

Quá trình đóng gói dữ liệu tại máy nhận

Tên gọi của dữ liệu trong mô hình OSI

TCP/IP và OSI

Mô hình TCP/IP

Cung cấp dịch vụ, định dạng dữ liệu, mã hóa, điều khiển kết nối

Đả m bảo truyền dữ liệu giữa hai

hệ thống

Đị nh tuyến, tìm đường đi tối ưu

Đ iều khiển việc truy cập thiết bị, truyền dữ liệu dạng bit

Lớp Vận chuyển ( Transport )

Chức năng

 Đảm nhiệm việc vận chuyển dữ liệu từ

nguồn đến đích

 Truyền dữ liệu qua 2 giao thức :

• Transmission control protocol (TCP)

• User datagram protocol (UDP)

Lớp Mạng ( Internet )

Chức năng

 Chọn đường đi tốt nhất cho các gói tin

 Giao thức sử dụng chính :

• Internet Protocol (IP)

• Address Resolution Protocol ( ARP )

− Cung cấp thông tin địa chỉ MAC khi biết địa chỉ IP

• Reverse Address Resolution Protocol (RARP )

− Cung cấp địa chỉ IP khi biết địa chỉ MAC

So sánh TCP/IP và OSI

Giống:

 Phân lớp

 Có lớp application

 Đều có lớp transport and network

 Chuyển mạch gói Packet-switched

So sánh TCP/IP và OSI ( tiếp )

Khác:

 TCP/IP kết hợp lớp Presentation và

Session vào lớp Application

 TCP/IP kết hợp lpứ data link và physical vào một lớp

 TCP/IP đơn giản hơn

CÁC LOẠI DÂY CÁP MÁY TÍNH

VGA (Video Graphics Array)

Ra đời từ những năm 1980, VGA kết nối tiêu chuẩn được dùng để nối một máy tính với một màn hình

DVI (Digital Visual Interface).

• Kết nối DVICác đầu nối DVI gồm 3 loại:

• DVI-A:

• DVI-D:

• DVI-I:

HDMI (High-Definition Multimedia

Interface)

HDMI truyền cả tín hiệu video và audio đồng thời Các tín hiệu chỉ ở dạng số

USB (Universal Serial Bus)

IDE (Itegrated Drive Electronics)

IDE (Itegrated Drive Electronics)

đã được dùng để kết nối các thiết bị lưu trữ với bo mạch chủ

SATA (Serial Advanced

Technology Attachment)

SATA tốc độ truyền dữ liệu cao

SATA II: 3GbpsSATA III: 6Gbps

Ethernet (RJ45)

Dùng để kết nối các router với modem và máy tính

Ba loại kết nối :

• Cat 5: 10Mbps và100Mbps

• Cat 5e: 1000Mbps

• Cat 6: 10Gbps

CÁC THIẾT BỊ MẠNG

Cáp Đồng Trục

Cáp STP

Cáp UTP

Các chuẩn kết nối

10 Base T

Base=Baseband

Kiểu cáp Tốc độ 10Mbps

Các chuẩn kết nối

RJ-45 Plug

RJ-45 Jack

RJ-45

CÁP THẲNG

CÁP CHÉO

Cáp Quang

Hiện tượng phản xạ toàn phần

Cáp quang đa mode

Cáp quang đơn Mode

Other Optical Components

• A LED producing infrared light with wavelengths of either 850nm or 1310nm LEDs are used in multimode

• LASER producing a thin beam of intense infrared

light usually with wavelengths of 1310nm or 1550 nm Lasers are used with single-mode

• Connectors are attached to the fiber ends

• Subscriber Connector (SC) is used in multimode

• Straight Tip (ST) connector is used single mode

• Repeaters, Fiber patch panels

Các chuẩn Wifi

Các chuẩn Wifi

(1999) 802.11A: Wi-Fi thế hệ thứ ba, ra mắt

cùng thời điểm với 802.11b Tốc độ truyền tải

lên đến 54Mb/s vì sử dụng băng tần 5GHz

nhưng bị hạn chế về tầm phủ sóng so với

802.11b

(2003) 802.11g: Wi-Fi thế hệ thứ ba, tốc độ

truyền tải 54Mb/s và sử dụng băng tần 2,4GHz

Đây là chuẩn mạng vẫn còn xuất hiện ở nhiều thiết bị đến tận ngày hôm nay

Các chuẩn Wifi

(2009) 802.11n: Wi-Fi thế hệ thứ tư, tốc độ tối

đa 600Mb/s (trên thị trường phổ biến có các

thiết bị 150Mb/s, 300Mb/s và 450Mb/s) Hoạt

động trên cả hai băng tần 2,4GHz lẫn 5GHz

(201x) 802.11ac: tốc độ tối đa hiện là

1730Mb/s ,chỉ chạy ở băng tần 5GHz Một số

mức tốc độ thấp hơn (ứng với số luồng truyền

dữ liệu thấp hơn) bao gồm 450Mb/s và

900Mb/s

Các chuẩn Wifi

Các chuẩn Wifi

• IEEE 802.11F: giao thức truy cập nội ở Access

Point, là một mở rộng cho IEEE 802.11

• IEEE 802.11h: những bổ sung cho 802.11a để

quản lý dải tần 5 GHz nhằm tương thích với các yêu cầu kỹ thuật ở châu Âu

Các chuẩn Wifi

• IEEE 802.11i: những bổ sung về bảo mật.

• IEEE 802.11j: những bổ sung để tương thích

điều kiện kỹ thuật ở Nhật Bản

• IEEE 802.11k: những tiêu chuẩn trong việc

quản lí tài nguyên sóng radio

• IEEE 802.11p: hình thức kết nối mở rộng sử

dụng trên các phương tiện giao thông (vd: sử dụng Wi-Fi trên xe buýt, xe cứu thương…)

Các chuẩn Wifi

• IEEE 802.11r: mở rộng của IEEE 802.11d, cho

phép nâng cấp khả năng chuyển vùng

• IEEE 802.11T: chuẩn dựa trên các tài liệu độc

lập

• IEE 802.11u: quy định cách thức tương tác với

các thiết bị không tương thích 802 (chẳng hạn các mạng điện thoại di động)

• IEEE 802.11w: là nâng cấp của các tiêu chuẩn

bảo mật được mô tả ở IEEE 802.11i,

Các thiết bị không dây

Các thiết bị ghép nối

Repeater

• có nhiều đầu để cắm các đầu cáp mạng

• chức năng giống như Repeater

• để khuếch đại tín hiệu điện và truyền đến tất cả ổ cắm

• không lọc được dữ liệu

Bridge

Switch

• là một loại bridge, có nhiều port

• chuyển tín hiệu đến cổng xác định

• hoạt động ở lớp hai (lớp Data link)

Modem

 dùng nối kết các mạng logic với nhau

 kiểm soát và lọc các gói tin

 hoạt động ở lớp mạng (network)

 hiểu được địa chỉ IP

Router

Q&A

Chuyển mạch (Switching)

• Nút (Nodes):

– Chuyển dữ liệu giữa các thiết bị

– Không quan tâm đến nội dung

• Trạm (Stations):

– Các thiết bị muốn kết nôi

– Mỗi trạm sẽ kết nối tới các nút

• Mạng chuyển mạch:

– Tập hợp tất cả các nút

Switched Network

Kỹ thuật chuyển mạch

• Circuit switching

– Dành riêng đường kết nối giữa hai trạm

Ví dụ : mạng điện thoại công cộng

(public telephone network)

Circuit Switching (Chuyển mạch kênh)

• Thiết lập mạch

– Một mạch kết nối đầu – cuối được thiết lập thông qua các nút

• Truyền dữ liệu

– Dữ liệu được truyền thông qua mạng

– Dữ liệu có thể là tiếng nói, âm thanh, dữ liệu nhị phân

• Ngắt kết nối

– Mạch bị ngắt

– Mỗi nút giải phóng tài nguyên bị chiếm dụng

Circuit Switching

114

Packet Switching (Chuyển mạch gói)

• Dữ liệu được truyền theo từng khối, gọi là gói (packet)

• Trước khi gửi, dữ liệu được chia thành

nhiều gói

– Gói thường có độ dài 1000 octets (bytes) – Mỗi gói bao gồm “dữ liệu cần truyền” + “dữ liệu điều khiển”

• Ở mỗi nút, gói được nhận, lưu trữ tạm và chuyển tới nút tiếp

Packet Switching

117

Packet Switching (tt)

• Hiệu suất cao

– Nhiều gói được truyền trong cùng một thời điểm

• Có thể thay đổi tốc độ truyền dữ liệu

– Hai trạm có tốc độ truyền khác nhau có thể trao đổi dữ liệu

• Khi có sự cố trên đường truyền, các gói vẫn được truyền nhưng thời gian trễ sẽtăng

• Có thể sử dụng chế độ ưu tiên

Packet Switching (tt)

• Xuất hiện độ trễ tại mỗi nút

• Độ trễ của mỗi gói rất khác nhau

– Chế độ ưu tiên

– Kích thước gói khác nhau, khả năng định

tuyến, tốc độ đường truyền,…

• Mỗi gói cần thêm thông tin điều khiển

– Dữ liệu về đích đến, thứ tự phân mảnh các gói – Giảm dung lượng mạng

• Yêu cần khả năng xử lý cao hơn ở mỗi nút

Packet Switching - Datagram

• Mỗi gói được truyền độc lập với nhau

• Mỗi nút tự chọn nút tiếp theo trên đường

truyền

• Các gói không cần phải truyền trên cùng một tuyến đường, có thể đến đích không đúng thứ tự

• Nút cuối cùng sẽ sắp xếp lại các gói

• Nút cuối cùng sẽ phát hiện gói bị lỗi hoặc bị mất và yêu cầu khôi phục lại

Host A

Host B

Host E

Host D Host C

Packet Switching – Datagram

• Ư u điểm:

– Không cần thiết lập đường truyền

– Dễ thay đổi, linh hoạt khi gặp sự cố– Đáng tin cậy

Packet Switching – Virtual Circuit

• Thiết lập đường truyền trước khi gửi các gói

• Tất cả các gói được truyền theo tuyến

Host A

Host B

Host E

Host D Host C

Packet Switching – Virtual Circuit

Cấu trúc gói tin IP

Cấu trúc gói tin IP

Cấu trúc gói tin IP

Phiên bản giao thức IP

Cấu trúc gói tin IP

Chiều dài header

Cấu trúc gói tin IP

Kiểu dịch vụ yêu cầu

Cấu trúc gói tin IP

Chiều dài gói tin

Cấu trúc gói tin IP

Định danh gói tin

Cấu trúc gói tin IP

Điều khiển phân mảnh,

R : reserved

DF : 0 phân mảnh, 1 không phân mảnh

MF : 0 mảnh cuối, 1 không phải mảnh cuối

Cấu trúc gói tin IP

Mức offset so với gói tin IP gốc

Cấu trúc gói tin IP

Cấu trúc gói tin IP

Thời gian sống

Cấu trúc gói tin IP

Giao thức sử dụng

Cấu trúc gói tin IP

Kiểm tra lỗi phần header

Cấu trúc gói tin IP

Địa chỉ IP nguồn

Cấu trúc gói tin IP

Địa chỉ IP đích

Cấu trúc gói tin IP

Tùy chọn

Lớp Transport : UDP

UDP truyền không tin cậy giữa các hosts Các đặc điểm:

 Không sắp xếp dữ liệu nhận được.

 Không kiểm tra lỗi và truyền lại

Cấu trúc UDP

Lớp Transport : TCP

TCP truyền tin cậy giữa các hosts

Các đặc điểm:

 Phân mảnh và sắp xếp dự liệu nhận được

 Kiểm tra lỗi,truyền dữ liệu lại

 Flow control: kiểm soát luồng

Cấu trúc TCP

TCP Header format: Port number

• Source Port 16 bits.

• Destination Port 16 bits.

TCP Header format: Sequence

• Sequence Number: 32 bits

TCP Header format: Acknowledgment

• Acknowledgment Number: 32 bits

TCP Header format: Window

• Window: 16 bits

TCP Header format: Code bits

• Control Bits: 8 bits

– RST : Reset kết nối

Bắt tay ba bước (Three-Way Handshake)

Điều khiển luồng (Flow Control)

Port

Ví dụ :

So sánh TCP và UDP

Tổng hợp

Chức năng của lớp vận chuyển trong TCP/IP

 Truyền và kiểm soát quá trình truyền dữ liệuGiao thức của lớp vận chuyển

 TCP và UDP : cấu trúc

 TCP và UDP : số port

Các dịch vụ khác ở lớp vận chuyển

Domain Name Services (DNS)

File Transfer Protocols (FTP)

Telnet

Q&A

Gói tin IP

Gói tin IP

Gói tin IP

Version: phiên bản

IP đang dùng

Gói tin IP

Chiều dài header

Gói tin IP

Chiều dài tối đa 60byte, chiều dài thông thường 20byte

Gói tin IP

Dịch vụ yêu cầu

Gói tin IP

Chiều dài gói tin

Gói tin IP

Xác định gói tin

Gói tin IP

Mức offset so với gói tin IP gốc

Gói tin IP

Gói tin IP

Thời gian sống

Gói tin IP

Giao thức sử dụng

Gói tin IP

• IP nguồn

Gói tin IP

• IP đích

Gói tin IP

Dữ liệu

Lớp Transport : UDP

UDP truyền không tin cậy giữa các hosts Các đặc điểm:

 Không sắp xếp dữ liệu nhận được.

 Không kiểm tra lỗi và truyền lại

Cấu trúc UDP

Lớp Transport : TCP

TCP truyền tin cậy giữa các hosts

Các đặc điểm:

 Phân mảnh và sắp xếp dự liệu nhận được

 Kiểm tra lỗi,truyền dữ liệu lại

 Flow control: kiểm soát luồng

Cấu trúc TCP

TCP Header format: Port number

• Source Port 16 bits.

• Destination Port 16 bits.

TCP Header format: Sequence

• Sequence Number: 32 bits

TCP Header format: Acknowledgment

• Acknowledgment Number: 32 bits

TCP Header format: Window

• Window: 16 bits

TCP Header format: Code bits

• Control Bits: 8 bits

– RST : Reset kết nối

Bắt tay ba bước (Three-Way Handshake)

Điều khiển luồng (Flow Control)

Port

Ví dụ :

So sánh TCP và UDP

Tổng hợp

Chức năng của lớp vận chuyển trong TCP/IP

 Truyền và kiểm soát quá trình truyền dữ liệuGiao thức của lớp vận chuyển

 TCP và UDP : cấu trúc

 TCP và UDP : số port

Các dịch vụ khác ở lớp vận chuyển

Domain Name Services (DNS)

File Transfer Protocols (FTP)

Telnet

Q&A

Private IP và Public IP

Private IP và Public IP

Private IP :

10.0.0.0 - 10.255.255.255 172.16.0.0 - 172.31.255.255 192.168.0.0 - 192.168.255.255

Ngoài ra còn dãy IP :

169.254.0.0 - 169.254.255.255

• Subnet Mask của các câu sau ở dạng thập phân

j) /16 k) /24 l) /32

• Tìm mạng con (subnet) của các địa chỉ IP sau:

a/ 10.189.20.5/10 b/ 141.20.4.7/20

c/ 171.16.48.0/19 d/ 192.168.1.220/27e/ 150.100.20.1/21 f/ 72.150.20.0/14g/ 1.1.1.1/12 h/ 172.78.55.9/22i/ 8.8.0.0/14 j/ 140.49.64.0/18

k/ 192.160.8.10/29 l/ 192.1.150.21/30