Computer networks and packet switching (MẠNG VIỄN THÔNG SLIDE)

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 4Giao thức là gì?.  Các đường thuê riêng rất đắt Các trạm tạo bản tin không thường xuyên  Các frames mang bản tin đến/từ

Bài giảng

Mạng Viễn thông (33BB)

Tổng quan Phát triển Mạng Máy tính

 1950s: Công nghệ telegraph được phối hợp vào máy tính

 1960s: Các thiết bị (Dumb terminals) truy nhập vào các trạm máy

tính chia se

 SABRE airline reservation system

 1970s: Các máy tính nối trực tiếp với nhau

 ARPANET packet switching network

 TCP/IP internet protocols

 Ethernet local area network

 1980s & 1990s: Các ứng dụng mới và phát triển của Internet

 Thương mại hóa Internet

 E-mail, file transfer, web, P2P,

 Internet traffic vượt trội voice traffic

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 4

Giao thức là gì?

qui tắc riêng

định phương thức các đối tượng truyền thông tương tác với nhau

 Internet Protocol (IP)

 Transmission Control Protocol (TCP)

 HyperText Transfer Protocol (HTTP)

 Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)

Ví dụ về giao thức

“Do you have a first name or street?”

System replies

System replies Operator replies

“Thank you, please hold”

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 6

Terminal-Oriented Networks

 Các thiết bị máy tính thời kỳ đầu rất đắt tiền

trạm (terminal) chia se một máy tính nội hạt

Network

 Các đường thuê riêng rất đắt

 Các trạm tạo bản tin không thường xuyên

 Các frames mang bản tin đến/từ một terminal gắn kèm địa chỉ trên frame header xác định terminal

 Phát triển Medium Access Controls để chia se một đường

dây

 Ví dụ: Polling protocol trong mạng cấu hình multidrop

Điều khiển Đa truy nhập

Terminal Terminal . Terminal

Polling frames & output frames

input frames

Inbound line

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 8

Ghép kênh Thống kê

 Ghép kênh thống kê (statistical multiplexer) cho phép một

đường dây mang nhiều frames chứa các bản tin tới/từ

các terminals khác nhau

 Các frames được ghi đệm tại multiplexer cho đến khi

đường dây trở nên rỗi, tức là, phương pháp

store-and-forward

 Địa chỉ ở header của frame xác định terminal

 Header mang các thông tin điều khiển khác

CRC Information Header

Header Information CRC

Host computer

Terminal Terminal

Terminal Multiplexer

Frame

Giao thức Điều khiển Lỗi

 Đường truyền gây lỗi do tổn hao hoặc nhiễu

 Sử dụng các mã phát hiện lỗi trong các frames

 Mã “Cyclic Redundancy Check” (CRC) được tính dựa trên

frame header và thông tin, sau đó được gắn vào frame

 Header cũng mang các thông tin điều khiển ACK/NAK

 Cần phát lại khi phát hiện lỗi

Header Information CRC CRC Information Header

Terminal

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 10

Mạng Hình cây

 Các mạng định hướng trạm (terminal-oriented

network) quốc gia và quốc tế

 Routing (tới/từ trạm) rất đơn giản

 Mỗi mạng quản lý một ứng dụng đơn le

New York City

San

Francisco

Chicago Atlanta

.

.

T

Mạng Computer-to-Computer

trạm không còn mềm deo và có chi phí cao

 Kết nối các máy tính theo yêu cầu

 Hỗ trợ nhiều ứng dụng

 Truyền file giữa các máy tính bất kỳ

 Chạy một chương trình trên một máy tính khác

 Thao tác nhiều quá trình qua nhiều máy tính

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 12

Chuyển mạch Gói

 Truyền file với kích thước bất kỳ

 Trễ thấp cho các ứng dụng tương tác

 Tuy nhiên, trong t/hợp store-and-forward, các bản tin dài tạo nên trễ lớn

 Mạng truyền các gói sử dụng store-and-forward

 Các gói có kích thước tối đa

 Chia các bản tin dài thành nhiều gói

ARPANET Packet Switching

Packet Switch

Packet Switch Packet

Switch

Packet Switch

Packet Switch Message

Chuyển mạch gói ở Đích phân phát bản tin Chuyển mạch gói ở Đích gắn các packet thành bản tin

Source

Switch

Destination Switch

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 14

Định tuyến trong ARPANET

Packet Switch

Packet Switch Packet

Switch

Packet Switch

Packet Switch

Packets header chứa địa chỉ nguồn & đích Các chuyển mạch gói có bảng định tuyến xác định chặng tiếp theo

Không cần thiết lập kết nối trước khi truyền packet

Các bảng định tuyến được tính bởi các chuyển mạch sử dụng thuật toán phân tán

Packet Hdr

Dest: Next Hop: xyz abc

wvr edf Định tuyến không quan trọng trong mesh networks

Các giao thức ARPANET khác

Packet Switch

Packet Switch Packet

Switch

Packet Switch

Packet Switch

Điều khiển tắc nghẽn giữa các chuyển mạch nguồn và đích hạn chế số packets trong mạng Điều khiển lỗi giữa các chuyển mạch kề

Điều khiển luồng giữa các máy tính ngăn

tràn bộ đệm

Error Control Congestion

Control

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 16

Ứng dụng của ARPANET

 ARPANET giới thiệu nhiều ứng dụng mới

 Email, remote login, file transfer, …

 Intelligence at the edge

UCLA RAND TINKER

AMES McCLELLAN UTAH BOULDER GWC CASE

CARN

MITRE

ETAC MIT

ILL

LINC

RADC

Mạng Cục bộ LAN

đời

 Để nối các máy trạm nội bộ

 Để truy nhập vào các tài nguyên chia se tại chỗ

(printers, storage, servers)

dụng cáp đồng trục

tuyến cho mạng máy tính

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 18

Điều khiển truy nhập môi trường

Ethernet Các card giao tiếp mạng (NIC) nối các trạm tới LAN

 Mỗi NIC có một địa chỉ riêng biệt

 Các frame được phát quảng bá vào cáp đồng trục

 NICs cảm nhận môi trường để nhận biết các frame có địa chỉ

tới chúng

 Các NICs phát cảm nhận để phát hiện va chạm với các trạm

khác, loại bỏ, và định trình phát lại

Transceivers

The Internet

dữ liệu giữa các máy tính

mạng vệ tinh và mạng gói vô tuyến

xây dựng trên các công nghệ khác nhau

phép truyền thông giữa các máy tính nối đến

các mạng khác nhau

 Internet: Một mạng của các mạng

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 20

Internet Protocol (IP)

 Các Routers (gateways) kết nối các mạng khác

nhau

 Các Host computers chuẩn bị các IP packets và

truyền vào mạng

 Routers chuyển tiếp IP packets qua mạng

 Dịch vụ truyền của IP thuộc loại best-effort, không

cần truyền lại

Net 1 Net 2

Router

Addressing & Routing

 Địa chỉ có cấu trúc: Net ID + Host ID

 Các IP packets được định tuyến theo Net ID

 Routers tính bảng định tuyến sử dụng thuật toán phân tán

G

G

G

G G

G

Net 1

Net 5 Net 3

Net 4 Net 2

H

H

H

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 22

Transport Protocols

 Các host computers chạy hai giao thức lớp truyền tải trên nền IP cho phép thực hiện truyền thông

process-to-process

 User Datagram Protocol (UDP) cho phép truyền

best-effort từng khối thông tin

 Transmission Control Protocol (TCP) cho phép

truyền tin cậy một dòng byte

Internet Transport Protocol

Tên và và IP Addresses

đổi tên và địa chỉ

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 24

Ứng dụng của Internet

truyền tải TCP hay UDP

transfer; telnet (remote terminal)

động trên TCP hay UDP sẽ chạy trên Internet!!!

Thành phần Cấu trúc Mạng Máy tính

 Đóng khung và sửa lỗi

se môi trường quảng bá.

tables)

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 26

Thành phần Cấu trúc Mạng Máy tính

packet

thông giữa process-to-process

giữa các máy tính.

Chapter 1

Communication Networks and Services

Key Factors in Network

Evolution

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 28

Success Factors for New Services

 Technology not only factor in success of a new service

 Three factors considered in new telecom services

Technology Market

Regulation

Can it be implemented cost- effectively?

Can there be demand

for the service?

Is the service allowed?

New Service

Transmission Technology

 DSL Internet Access

 Lower cost cellular phone service

 Plummeting cost for long distance telephone

applications

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 30

Processing Technology

 Relentless improvement in processing & storage

 Moore’s Law: doubling of transistors per integrated

circuit every two years

 RAM: larger tables, larger systems

 Digital signal processing: transmission, multiplexing, framing, error control, encryption

 Network processors: hardware for routing, switching, forwarding, and traffic management

 Microprocessors: higher layer protocols and

applications

 Higher speeds and higher throughputs in network

protocols and applications

1.0E+03 1.0E+04 1.0E+05 1.0E+06 1.0E+07 1.0E+08

1972 1982 1992 2002 4004

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 32

Software Technology

increases with size of community

 Metcalfe's Law: usefulness is proportional to the

square of the number of users

 Phone, fax, email, ICQ, …

increased volume

 Cell phones, PDAs, PCs

 Efficiencies from multiplexing

curve, challenge is to reach the critical mass

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 34

Regulation & Competition

 Extremely high cost of infrastructure

 Profitable, predictable, slow to innovate

 Long distance cost plummeted with optical tech

 Alternative local access through cable, wireless

 Radio spectrum: auctioned vs unlicensed

 Tussle for the revenue-generating parts

Trần Xuân Nam, Học viện Kỹ thuật Quân sư 36

Standards

benefits of a new market

 Reduced cost of entry

 Interoperability and network effect

 Compete on innovation

 Completing the value chain

 802.11 wireless LAN products

Standards Bodies

 Internet Engineering Task Force

 Internet standards development

 Request for Comments (RFCs): www.ietf.org

 International Telecommunications Union

 International telecom standards