Bài giảng mạng máy tính cơ bản

Khái niệm - Mạng LAN là một nhóm máy tính và các thiết bị truyền thông mạng được nối kết với nhau trong một khu vực nhỏ như một toà nhà cao ốc, khuôn viên trường đại học, khu giải trí

CHƯƠNG I: NHẬP MÔN MẠNG MÁY TÍNH CHƯƠNG II: MÔ HÌNH MẠNG OSI

CHƯƠNG III: CÁC GIAO THỨC MẠNG LAN CHƯƠNG IV: ETHERNET

CHƯƠNG V: TCP/IP

CHƯƠNG VI: CÁC ỨNG DỤNG MẠNG

MẠNG MÁY TÍNH CƠ BẢN

I Mạng máy tính

I Mạng cục bộ

CHƯƠNG I: NHẬP MÔN MẠNG MÁY TÍNH

1 Hạn chế của máy tính cá nhân

- Lưu trữ ít

- Thiết bị đắt tiền, sử dụng ko hết công suất

- Trao đổi thông tin qua thiết bị (đĩa, USB…)

- Thiếu đồng bộ, thực hiện chậm

I MẠNG MÁY TÍNH

Các thành phần cơ bản cấu thành nên mạng máy tính:

- Các loại máy tính: Palm, Laptop, PC, MainFrame

- Các thiết bị giao tiếp: Card mạng (NIC hay Adapter), Hub,

Switch, Router

- Môi trường truyền dẫn: cáp, sóng điện từ, sóng vi ba, tia hồng

ngoại

- Các protocol: TCP/IP, NetBeui, Apple Talk, IPX/SPX

- Các hệ điều hành mạng: WinNT, Win2000, Win2003, Novell

Netware, Unix

- Các tài nguyên: file, thư mục

- Các thiết bị ngoại vi: máy in, máy fax, Modem, Scanner

- Các ứng dụng mạng: phần mềm quản lý kho bãi, phần mềm bán

vé tàu

I MẠNG MÁY TÍNH (tt)

3 Lợi ích của việc sử dụng mạng

- Giảm chi phí đầu tư hardware

- Giảm công cài đặt software

- Thông tin trao đổi nhanh, kịp thời

- Data được quản lý tập trung

- Bảo mật thông tin tốt hơn

- Nâng cao độ tin cậy

I MẠNG MÁY TÍNH (tt)

II MẠNG CỤC BỘ

1 Phân loại mạng

+ Phân loại theo khoảng cách địa lý:

+ Phân loại theo kỹ thuật truyền tin:

- Quảng bá (Broadcast): chỉ tồn tại 1 kênh truyền được chia sẻ

cho all các máy tính

Khi một máy tính gởi tin, tất cả các máy tính còn lại sẽ

nhận được tin đó

Tại một thời điểm chỉ cho phép một máy tính được phép

sử dụng đường truyền

- Điểm - Điểm (Point to Point): Thông tin được gởi đi sẽ được

truyền trực tiếp từ máy gởi đến máy nhận hoặc được

chuyển tiếp qua nhiều máy trung gian trước khi đến máy tính nhận

II MẠNG CỤC BỘ (tt)

2 Khái niệm

- Mạng LAN là một nhóm máy tính và các thiết bị

truyền thông mạng được nối kết với nhau trong

một khu vực nhỏ như một toà nhà cao ốc, khuôn viên trường đại học, khu giải trí

Các mạng LAN thường có đặc điểm sau:

- Băng thông lớn, có khả năng chạy các ứng dụng

trực tuyến như xem phim, hội thảo qua mạng.

- Kích thước mạng bị giới hạn bởi các thiết bị.

- Chi phí các thiết bị mạng LAN tương đối rẻ.

- Quản trị đơn giản.

Backbone

Segment

Repeater

HUB

BUS TOPOLOGY

Bus: máy chủ (Host), các máy tính khác (Workstation), hoặc

các nút (node) đều được nối về với nhau trên một trục

đường dây cáp chính để chuyển tải tín hiệu

- Hai đầu dây cáp được bịt bởi một thiết bị gọi là terminator

- Các tín hiệu và gói dữ liệu (packet) khi di chuyển lên hoặc

xuống trong dây cáp đều mang theo điạ chỉ của nơi đến

+ Thông báo các trạng thái của mạng

- các nút thông tin: là các trạm đầu cuối, các máy tính và các

thiết bị khác của mạng

START TOPOLOGY

Ưu điểm:

- Nếu có một nút bị hỏng thì mạng vẫn h động bình thường

- Cấu trúc mạng đơn giản và các thuật toán đ khiển ổn định

- Mạng có thể mở rộng hoặc thu hẹp tuỳ theo yêu cầu của

người sử dụng

 Nhược điểm:

- Khả nǎng mở rộng mạng hoàn toàn phụ thuộc vào khả

nǎng của trung tâm

- Khi trung tâm có sự cố thì toàn mạng ngừng hoạt động

- Khoảng cách từ máy đến trung tâm rất hạn chế (100 m)

 Start cho phép nối trực tiếp các máy tính vào một bộ tập

trung (HUB) bằng cáp xoắn

Hiện nay, dùng thiết bị switching hub có nhiều ưu điểm

RING TOPOLOGY

- Mạng Ring bố trí theo dạng xoay vòng, đường dây

cáp được thiết kế làm thành một vòng khép kín, tín hiệu chạy quanh theo một chiều nào đó

- Các nút truyền tín hiệu cho nhau mỗi thời điểm chỉ

được một nút mà thôi Dữ liệu truyền đi phải có

kèm theo địa chỉ cụ thể của mỗi trạm tiếp nhận

- Thuận lợi : có thể nới rộng ra xa, tổng đường dây

cần thiết ít hơn so với hai kiểu trên

- Nhược điểm là đường dây phải khép kín, nếu bị

ngắt ở một nơi nào đó thì toàn bộ hệ thống cũng bị ngừng.

II MẠNG CỤC BỘ (tt)

Sơ đồ mạng hỗn hợp bus/start:

- Cấu hình mạng dạng này có bộ phận tách tín hiệu (spitter)

giữ vai trò thiết bị trung tâm, hệ thống dây cáp mạng có thể chọn hoặc Ring Topology hoặc Linear Bus Topology

- Lợi điểm của cấu hình này là mạng có thể gồm nhiều nhóm

làm việc ở cách xa nhau,

- Cấu hình dạng này đưa lại sự uyển chuyển trong việc bố trí

đường dây tương thích dễ dàng đối với bất cứ toà nhà nào

- Ngoài ra, có Star/Ring Topology;

- kết hợp nhiều kiểu

II MẠNG CỤC BỘ (tt)

6 Các phương pháp truy nhập đường truyền vật lý

Có 2 loại:

- Phương pháp truy nhập ngẫu nhiên (Random Access)

- Phương pháp truy nhập có điều kiện (Controlled Access)

II MẠNG CỤC BỘ (tt)

a CSMA/CD - Carrier Sense Multiple Access with Collision

Detect: PP đa truy nhập sử dụng sóng mang có phát hiện xđột a1 CSMA: LBT - Listen Before Talk.

- Quy tắc: Mỗi trạm sẽ phải lắng nghe đường truyền rỗi hay bận:

+ Free: Truyền dữ liệu đi theo khuôn dạng chuẩn

+ Busy: sẽ thực hiện 1 trong 3 giải pháp:

* Theo dõi không kiên trì (Non-persistent): đợi trong một

khoảng thời gian ngẫu nhiên rồi tiếp tục nghe lại đ truyền

* Theo dõi kiên trì (persistent): tiếp tục nghe đến khi đường truyền rỗi thì truyền gói tin với xác suất bằng 1

* Theo dõi kiên trì với xác suất p (P-persistent): tiếp tục nghe đến khi đường truyền rỗi thì truyền gói tin với xác suất = p

* Hạn chế:

Các trạm không nghe trong khi nói nên khi có xung đột các trạm

ko biết và vẫn tiếp tục truyền, gây chiếm dụng đ.truyền

II MẠNG CỤC BỘ (tt)a2 CSMA/CD: LWT - Listen While Talk: có phát hiện xung đột

- Bổ sung thêm quy tắc:

+ Khi một trạm đang truyền, sẽ tiếp tục nghe Nếu có xung đột thì:

* Ngừng ngay việc truyền dữ liệu

* Vẫn tiếp tục gửi sóng mang thêm 1 thời gian nữa để tất cả các trạm trên mạng đều có thể nghe được xung đột.

+ Sau đó trạm phát sẽ trì hoãn một khoảng thời gian ngẫu nhiên

rồi truyền lại gói dữ liệu theo quy tắc CSMA.

Ưu điểm:- Thời gian chiếm dụng vô ích đường truyền được giảm xuống

- Đơn giản, mềm dẻo, hiệu quả truyền ttin cao khi lưu lượng thấp

II MẠNG CỤC BỘ (tt)

b Token Passing: Kỹ thuật chuyển thẻ bài

- Khối điều khiển mạng hoặc token được truyền lần lượt từ

trạm này đến trạm khác

- Token là một khối dữ liệu đặc biệt, có kích thước và nội

dung được quy định riêng cho từng pp

- Khi một trạm đang chiếm token thì nó có thể phát đi một

gói dữ liệu Khi đã phát hết gói dữ liệu cho phép hoặc

không còn gì để phát nữa thì trạm đó lại gửi token sang trạm kế tiếp

- Trong token có chứa một địa chỉ đích và được luân

chuyển tới các trạm theo một trật tự đã định trước

- Có 2 kiểu token:

+ Token Ring

+ Token Bus

II MẠNG CỤC BỘ (tt)+ Token Bus: thứ tự truyền token thực hiện trong vòng logic

- Thiết lập vòng logic: gồm các trạm có nhu cầu chuyển dl

* Các trạm được xác định vị trí theo 1 chuỗi thứ tự tạo 1 vòng kín

* Thứ tự của các trạm trên vòng logic có thể độc lập với thứ tự vật lý

* Mỗi trạm được biết đ/c của các trạm kế trước và sau nó

* Các trạm ko được đưa vào vòng logic, chỉ có thể tiếp

nhận dữ liệu

II MẠNG CỤC BỘ (tt)+ Token Bus:

- Duy trì vòng logic Thực hiện các chức năng:

* Bổ sung một trạm vào vòng logic: khi có nhu cầu

Gửi mess “tìm trạm đứng sau” để mời các trạm gia nhập

* Loại bỏ một trạm khỏi vòng logic: ko có nhu cầu

Gửi mess “nối trạm đứng sau” để tìm kết nối với trạm kề sau

* Quản lý lỗi: 1 số lỗi như trùng đ/c, đứt vòng

Phải giải quyết nhiều tình huống xảy ra khi bị hư hỏng

* Khởi tạo vòng logic: khi cài đặt mạng hoặc đứt vòng

Khi trạm phát hiện bus ko h.động trong khoảng t (timeout)

II MẠNG CỤC BỘ (tt)+ Token Ring: trật tự truyền token theo trật tự vật lý của các

trạm xung quanh vòng, ko cần thiết lập vòng logic

- Trong thẻ bài có chứa 1 bit biểu diễn trạng thái: free, busy

II MẠNG CỤC BỘ (tt)Hoạt động của Token Ring:

- Một trạm muốn truyền dữ liệu cần:

* Đợi đến khi nhận được token free

* Sau đó, chuyển trạng thái token từ free sang busy

* Và truyền dữ liệu cùng với thẻ bài theo chiều vòng tròn

- Dữ liệu đến trạm đích được sao lại, tiếp tục cùng token đi

tiếp, cho đến khi quay về trạm nguồn (cơ chế báo nhận)

Có thể báo thông tin:

+ Trạm đích ko tồn tại, ko hoạt động+ Trạm đích tồn tại nhưng ho được sao chép+ Dữ liệu đã được tiếp nhận

+ Có lỗi xảy ra

- Trạm nguồn sẽ xóa bỏ dữ liệu và đổi bit sang trạng thái free

Cho lưu chuyển tiếp token trên vòng để các trạm khác cần

II MẠNG CỤC BỘ (tt)

* Có 2 vấn đề có thể làm phá vỡ hệ thống Token Ring:

- Mất token: làm cho trên vòng ko còn token

Giải quyết: Qui định trước 1 trạm active monitor Trạm sẽ

phát hiện và dùng cơ chế timeout, phuc hồi bằng cách

phát lại token free mới

- Token busy ko dừng:

Giải quyết: trạm monitor sẽ sử dụng 1 bit trên token (monitor

bit) để đánh dấu khi gặp token bận Nếu trạm gặp lại 1

token đã được đánh dấu thì dữ liệu chưa được chuyển tới cho trạm nguồn Lúc đó trạm monitor sẽ chuyển bit trạng

thái token thành free, và chuyển tiếp trên vòng.

II MẠNG CỤC BỘ (tt)

 Ưu nhược điểm của giao thức Token:

 Ưu điểm:

+ Có khả năng điều hòa lưu thông trong mạng:

Cho phép các trạm truyền lượng dữ liệu khác nhau,

Có thể thiết lập chế độ ưu tiên cấp phát token cho các trạm

+ Có hiệu quả cao hơn trong trường hợp tải nặng

 Nhược điểm:

+ Công việc mà 1 trạm phải làm phức tạp hơn CSMA/CD+ Hiệu quả không cao trong trường hợp tải nhẹ

II MẠNG CỤC BỘ (tt)

7 Các nguyên tắc quản lý trên LAN:

• Peer to peer - mạng ngang hàng

- Các máy được nối với nhau (trong 1 phòng) nhằm chia sẻ

dữ liệu, máy in…

- Chúng có quyền hạn ngang nhau trên mạng

• Server based - mạng có Server

- Máy client sẽ gởi các yêu cầu (request) đến server để yêu cầu server thực hiện công việc, ex: FTP, Web…

- Server khi nhận được một yêu cầu từ client gởi đến sẽ

phân tích yêu cầu để hiểu được client muốn đều gì, để

thực hiện đúng yêu cầu của client Server sẽ gởi kết quả

về cho client trong các thông điệp trả lời (reply)

MẠNG NGANG HÀNG

MẠNG KHÁCH CHỦ (Server –based)

CHƯƠNG 2 : MÔ HÌNH MẠNG OSI

I Kiến trúc phân tầng

II Mô hình OSI

III Truyền dữ liệu trên mô hình mở

IV Minh họa quá trình truyền dữ liệu

Đặt vấn đề:

• Không thống nhất về kiến trúc giữa các hệ thống mạng cục bộ, mạng diện rộng

– Mỗi mạng theo một chuẩn riêng SNA,

DECNET, OSI, TCP/IP,

• Không thống nhất về giao thức giữa các mạng.

• Cần có mô hình chuẩn hóa

– Mô hình OSI (Open System Interconnection)

– Bộ giao thức TCP/IP (Internet protocol suite)

MÔ HÌNH MẠNG MỞ OSI

III MÔ HÌNH MẠNG MỞ OSI

II Mô hình OSI: (Reference Model for Open Systems Interconnection – Mô hình tham chiếu cho việc nối kết các hệ thống mở)

• ISO đã đưa ra khung chuẩn về kiến trúc mạng để làm căn cứ cho các nhà thiết kế và chế tạo các sản phẩm về mạng

• 1984, tổ chức ISO xuất phát từ kiến trúc phân tầng trên, đã xây dựng OSI - mô hình tham chiếu cho việc nối kết các hệ thống mở Cho phép kết nối

nhiều mạng khác nhau trên thế giới.

III MÔ HÌNH MẠNG MỞ OSI

III MÔ HÌNH MẠNG MỞ OSI

MÔ HÌNH OSI: 7 tầng

Các ứng dụng mạng: email, web, chat,

Định dạng biểu diễn dữ liệu, encryption,… Thiết lập session, security, authentication

Bảo đảm truyền nhận đúng dữ liệu

Quản lý địa chỉ, tìm đường, truyền nhận các

1.Tầng vật lý: thực hiện truyền nhận dữ liệu dạng bit

Định nghĩa các qui định về điện, cơ, thủ tục :

- Sự biểu diễn các bit (mức thế hiệu), tốc độ truyền,đồng bộ bit

- Tính chất vật lý của môi trường truyền, chuẩn giao tiếp

- Kết cấu đường truyền

- Mô hình mạng

- Phương thức truyền đơn công, bán song công, song công

- Giao thức điều khiển việc truyền bit qua đường truyền vật lý

- PDU: không chứa thông tin điều khiển (PCI), dữ liệu được truyền đi theo dòng bit (bit Stream) => khác với các tầng khác

III MÔ HÌNH MẠNG MỞ OSI

2 Tầng liên kết dữ liệu:

 Cung cấp phương tiện để truyền thông tin qua liên kết vật lý => đảm bảo tin cậy, đúng đắn

 Chức năng:

- Đóng gói chuỗi bit thành đơn vị dữ liệu => khung (Frame)

- Gán địa chỉ vật lý: địa chỉ nguồn, đích

- Kiểm soát luồng: kiểm soát tốc độ truyền của các thiết bị

- Kiểm soát lỗi: phát hiện lỗi, sửa lỗi cho các frame

- Kiểm soát truy cập đường truyền

 2 mức con: - LLC: Logical Link Control

- MAC: Media Address Control

III MÔ HÌNH MẠNG MỞ OSI

* Cách đóng gói và truyền dữ liệu:

- Lấy các gói tin (Packet) mà nó nhận được

từ tầng mạng và gói chúng vào trong các

khung (frame) để truyền đi

- Thêm thông tin vào dữ liệu thô ở tầng vật lý

- Mỗi khung chứa phần tiêu đề (Header),

thông tin cần truyền đi (Payload field)

và thông tin theo dõi khác (Trailer)

III MÔ HÌNH MẠNG MỞ OSI

- Định địa chỉ logic: Để chuyển gói dữ liệu từ mạng này

sang mạng khác (đ.chỉ vật lý chỉ truyền dữ liệu trong mạng)

- Định tuyến: xác định đường đi phù hợp cho các gói tin

trên hệ thống liên mạng

Để các mạng độc lập kết nối được với nhau cần có thiết bị

kết nối các mạng này (Router)

III MÔ HÌNH MẠNG MỞ OSI

4 Tầng vận chuyển:

- Cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu một cách tin cậy

- Đảm bảo truyền thành công toàn bộ dữ liệu từ trạm nguồn đến trạm đích

Chức năng:

- Định địa chỉ truy cập dịch vụ: đảm bảo đúng địa chỉ, đúng dịch vụ (tương ứng với các port địa chỉ)

- Phân đoạn và tái hợp: theo đúng thứ tự

- Kiểm soát kết nối

- Kiểm soát luồng: đảm bảo tính đúng đắn các packet

- Kiểm soát lỗi: đảm bảo thông tin nhận được không có lỗi

III MÔ HÌNH MẠNG MỞ OSI

5 Tầng phiên:

- Là bộ kiểm soát đối thoại trên mạng (Dialog Controller)

- Thiết lập, duy trì, đồng bộ h.động giữa các h.thống truyền dl Chức năng:

- Kiểm soát đối thoại: điều phối việc trao đổi dữ liệu

- Đồng bộ hóa: để kiểm tra tính đúng đắn của dữ liệu truyền

- Áp đặt các qui tắc cho các tương tác giữa các ứng dụng

- Cung cấp cơ chế nắm quyền trong quá trình trao đổi dữ liệu

III MÔ HÌNH MẠNG MỞ OSI

6 Tầng trình diễn:

Liên quan đến ngữ pháp và ngữ nghĩa của thông tin:

- Cung cấp một biểu diễn chung, cho phép biến đổi từ biểu diễn cục bộ sang biểu diễn chung đó

- Đảm bảo cho các hệ thống cuối có thể truyền thông có kết quả, ngay khi chúng sử dụng các biểu diễn khác nhau

 Chức năng:

- Mã hóa thông tin sang một dạng chuẩn hóa trước khi

truyền, làm tăng tính bảo mật dữ liệu

- Nén: Làm giảm kích thước dữ liệu cần truyền => Tiết

kiệm chi phí phục vụ truyền

III MÔ HÌNH MẠNG MỞ OSI

7 Tầng ứng dụng

- Là ranh giới giữa môi trường nối kết các hệ thống mở với các tiến trình ứng dụng

- Giúp người dùng hoặc phần mềm truy xuất hệ thống mạng

- C.cấp các giao tiếp và hỗ trợ cho các ứng dụng: Email,

truyền file, dịch vụ thư mục…

- Nó không cung cấp các dịch vụ cho các tầng trên, chỉ giải quyết vấn đề ngữ nghĩa, ko giải quyết vấn đề ngữ pháp

Đóng gói dữ liệu

Mở gói dữ liệu

III MÔ HÌNH MẠNG MỞ OSIIII Truyền dữ liệu trên mô hình mở

GIAO TIẾP QUA MÔ HÌNH OSI

Session Transport Network Data Link Physical 10010111001011010010110101011110101

segments packets

frames

Data

Data

Data Data

Minh họa trao đổi thông tin qua các lớp trong Internet

CHƯƠNG 3: CÁC GIAO THỨC MẠNG LAN

I Giao thức

II Dự án 802

III Các kí hiệu định danh IEEE

IV Các giao thức dùng trong LAN

V Các kiểu truyền

1 Giao thức:

- Qui định vật lý như cáp nối, đầu nối, tín hiệu…

- Qui định logic: khung dữ liệu, pp truyền, pp sửa lỗi

2 Dự án 802

- Là tập giao thức được xây dựng bởi IEEE => tiêu chuẩn thống nhất cho LAN.

- Cụ thể hóa Physical,DataLink,Network =1 bộ q.định

- Cho phép kết nối các mạng LAN sd nhiều giao thức

- 2 mức con của DataLink:

- Mức kiểm soát kết nối logic (LLC)

- Mức kiểm soát truy xuất đường truyền (MAC)

CÁC GIAO THỨC MẠNG LAN